我国科学家首次在实空间观测到磁浮子

本报讯记者近日从中国科学院强磁场科学中心获悉，该中心田明亮课题组杜海峰研究员和德国尤利西研究中心团队合作，利用电子全息技术，在准二维螺旋磁性材料FeGe纳米结构中实验发现一种称之为“磁浮子”的新型三维局域磁结构。

2009年，德国科学家在一类称之为螺旋磁性材料中发现了一种具有粒子特性的拓扑磁结构，即磁斯格明子。斯格明子可以作为基本的数据比特来构建未来高密度、高速度、低能耗磁存储器。但是长久以来，斯格明子被认为是此类材料中唯一存在的局域磁结构，因此只能作为二进制数据比特中的“1”或“0”一个，可以利用铁磁态作为另一个数据比特的载体。但是，由于斯格明子本身是存在于铁磁背景中，热扰动等外部因素会使斯格明子发生漂移，从而引起实际信息存储中的紊乱。通过在磁存储单元间构造人工缺陷能够限制斯格明子的无序运动，但无疑会增加器件设计的复杂性与成本。

研究表明，磁拓扑态之间的相互作用可以有效抑制它们的自发漂移，然而，同一种磁拓扑态结构，如磁斯格明子，很难实现“0”和“1”不同数据比特的分辨。因此，寻找新型局域的磁结构是解决该难题的主要途径。2015年，德国科学家首先理论预言在一定厚度的螺旋磁性材料中还存在一种磁结构——手性磁浮子。磁浮子是漂浮在材料表面的一种新型局域磁结构，可以取代铁磁态作为数据比特“0”应用到存储器设计中，这种新设计可以安全避免额外的构造人工缺陷等工艺，具有结构简单和成本低的优点。

在研究中，科研人员利用聚焦离子束技术制备了高质量的纳米结构样品，通过和德国尤利西合作团队多次实验摸索，在FeGe纳米材料中利用电子全息技术首次在实空间中直接观测到磁浮子，并且进一步发现磁浮子可以与斯格明子共存。

这一研究结果不仅扩展了手性磁体中拓扑磁结构的范围，还为相关的器件设计提供了很好的基础。

（记者 李想）

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