我科學(xué)家在磁泡斯格明子研究中獲重要進展
科技日報合肥10月27日電 (記者吳長鋒)記者從中科院合肥研究院獲悉，該院強磁場中心磁性功能材料與器件研究團隊利用洛倫茲透射電子顯微鏡研究了Kagome晶體Fe3Sn2中的磁結(jié)構(gòu)，澄清了該類材料中的復(fù)雜多拓?fù)鋺B(tài)的起源，成果發(fā)表在《國家科學(xué)評論》上。以此為基礎(chǔ)，研究團隊進一步在Fe3Sn2納米盤中觀測到一類新型零磁場和室溫下穩(wěn)定的磁渦旋結(jié)構(gòu)，被命名為靶態(tài)磁泡，成果發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會—納米》上。
磁泡是一類“古老”的柱狀磁疇結(jié)構(gòu)，但第一類磁泡具有與斯格明子相同的非平庸拓?fù)湫裕幻麨榇排菟垢衩髯樱谖磥碜孕娮訉W(xué)器件領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。Fe3Sn2是中國科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)的一類Kagome晶體磁泡材料。但這些復(fù)雜磁結(jié)構(gòu)不能用傳統(tǒng)磁泡理論來解釋，成為了磁泡斯格明子研究領(lǐng)域的疑云，限制了磁泡斯格明子的進一步研究。
為此，研究人員分析了傳統(tǒng)磁結(jié)構(gòu)解析技術(shù)的缺陷，利用洛侖茲透射電鏡的差分相位分析技術(shù)獲得了這些復(fù)雜磁結(jié)構(gòu)真實的特征，從而進一步模擬了該三維磁泡沿厚度方向的積分磁化分布，發(fā)現(xiàn)其與穩(wěn)態(tài)強磁場獲得的磁結(jié)構(gòu)高度一致，進而解釋了這些復(fù)雜磁結(jié)構(gòu)起源于磁結(jié)構(gòu)三維特性。
以此為基礎(chǔ)，研究人員進一步制備了Fe3Sn2納米盤，通過零磁場加熱方式，成功實現(xiàn)了從傳統(tǒng)軟磁磁渦旋到一類新型環(huán)狀磁渦旋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，該環(huán)狀磁渦旋結(jié)構(gòu)類似于箭靶，因此被研究人員命名為“靶態(tài)磁泡”。靶態(tài)磁泡的環(huán)數(shù)可以利用納米盤的直徑來有效調(diào)節(jié)，且在室溫和零磁場下穩(wěn)定存在，并且具有多重簡并態(tài)，是器件的理想信息載體。靶態(tài)磁泡研究工作被《美國化學(xué)學(xué)會—納米》選為亮點工作并作重點介紹。