記者從中科院合肥研究院了解到，該院強(qiáng)磁場(chǎng)中心與合作者合作，在理論和實(shí)驗(yàn)上首次發(fā)現(xiàn)多拓?fù)浜商?span id="e2icuae" class="keyword">性“磁束子”，揭示了磁性材料中拓?fù)浯沤Y(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?cè)诖?span id="y2wsk20" class="keyword">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?fù)浯沤Y(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(qiáng)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(duì)這些拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)的深入研究逐漸形成了當(dāng)前自旋電子學(xué)的一個(gè)重要研究分支—拓?fù)浯烹娮訉W(xué)。

(中科院合肥研究院供圖)

盡管已有“磁斯格明子袋”和“多拓?fù)鋺B(tài)磁渦旋”等多拓?fù)鋺B(tài)磁結(jié)構(gòu)理論提出，但從未在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行證實(shí)。合作團(tuán)隊(duì)首先通過三維微磁學(xué)計(jì)算模擬提出了一種由中間層“磁斯格明子袋”與表面層“多拓?fù)鋺B(tài)磁渦旋”結(jié)合的三維多拓?fù)鋺B(tài)磁結(jié)構(gòu)，并將這種磁結(jié)構(gòu)被命名為“磁斯格明子束子”，簡稱“磁束子”。研究團(tuán)隊(duì)通過零磁場(chǎng)對(duì)斯格明子和螺旋磁疇混合態(tài)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方法，成功在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了新型“磁束子”拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)，在這一磁結(jié)構(gòu)中首次觀察到具有不同磁拓?fù)浜傻?ldquo;磁束子”，并在此基礎(chǔ)上研究了納秒脈沖電流驅(qū)動(dòng)下“磁束子”的運(yùn)動(dòng)行為。結(jié)果表明，多拓?fù)浜?“磁束子”具有粒子行為，能夠作為一個(gè)整體在電流驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，并且其運(yùn)動(dòng)軌跡與拓?fù)浜煞?hào)密切相關(guān)。

這一成果將拓?fù)浯烹娮訉W(xué)研究對(duì)象從單位拓?fù)浜蓴U(kuò)展到多拓?fù)浜桑瑸槲磥黹_發(fā)多態(tài)存儲(chǔ)、邏輯及信息處理器件提供了新的數(shù)據(jù)載體研究對(duì)象，有望開辟拓?fù)浯烹娮訉W(xué)研究新領(lǐng)域。(記者 吳長鋒)