記者從中科院合肥研究院了解到，該院強磁場中心與合作者合作，在理論和實驗上首次發(fā)現(xiàn)多拓撲荷特性“磁束子”，揭示了磁性材料中拓撲磁結(jié)構(gòu)的多樣性。研究成果日前發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。

2009年，科學(xué)家在手性磁性材料中發(fā)現(xiàn)了一種名為磁斯格明子的納米尺度磁結(jié)構(gòu)。后續(xù)人們在磁性材料中又發(fā)現(xiàn)了磁麥韌、磁泡斯格明子、磁浮子、磁霍普夫子等多種拓撲磁結(jié)構(gòu)。這些磁結(jié)構(gòu)具有與斯格明子類似的特性，具有強自旋-電子耦合特性，表現(xiàn)出作為新型數(shù)據(jù)載體構(gòu)建新一代高性能自旋電子學(xué)器件的巨大潛力。對這些拓撲磁結(jié)構(gòu)的深入研究逐漸形成了當前自旋電子學(xué)的一個重要研究分支——拓撲磁電子學(xué)。

盡管已有“磁斯格明子袋”和“多拓撲態(tài)磁渦旋”等多拓撲態(tài)磁結(jié)構(gòu)理論提出，但從未在實驗上進行證實。合作團隊首先通過三維微磁學(xué)計算模擬提出了一種由中間層“磁斯格明子袋”與表面層“多拓撲態(tài)磁渦旋”結(jié)合的三維多拓撲態(tài)磁結(jié)構(gòu)，并將這種磁結(jié)構(gòu)命名為“磁斯格明子束子”，簡稱“磁束子”。研究團隊通過零磁場對斯格明子和螺旋磁疇混合態(tài)反轉(zhuǎn)磁場的方法，成功在實驗上實現(xiàn)了新型“磁束子”拓撲磁結(jié)構(gòu)，在這一磁結(jié)構(gòu)中首次觀察到具有不同磁拓撲荷的“磁束子”，并在此基礎(chǔ)上研究了納秒脈沖電流驅(qū)動下“磁束子”的運動行為。結(jié)果表明，多拓撲荷“磁束子”具有粒子行為，能夠作為一個整體在電流驅(qū)動下運動，并且其運動軌跡與拓撲荷符號密切相關(guān)。

這一成果將拓撲磁電子學(xué)研究對象從單位拓撲荷擴展到多拓撲荷，為未來開發(fā)多態(tài)存儲、邏輯及信息處理器件提供了新的數(shù)據(jù)載體研究對象，有望開辟拓撲磁電子學(xué)研究新領(lǐng)域。

（來源：中國科技網(wǎng)）