近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心聯(lián)合安徽大學(xué)、美國新罕布什爾大學(xué)，在拓?fù)浯?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=結(jié)構(gòu)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_6">結(jié)構(gòu)及其電流操控研究中取得重要進(jìn)展，理論和實(shí)驗(yàn)上首次發(fā)現(xiàn)多拓?fù)浜商匦浴按攀�子”，將拓�(fù)浯?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=電子',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_5">電子學(xué)研究對(duì)象從單位拓?fù)浜蓴U(kuò)展到多拓?fù)浜�，揭示了磁�?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=材料',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_3">材料中拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)的多樣性，為未來開發(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。相關(guān)研究成果以Skyrmion bundles and their current-driven dynamics（《磁束子及其電流驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)》）為題，發(fā)表在Nature Nanotechnology上。 bRb+3au_x  
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數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是信息社會(huì)發(fā)展的重要基石。以硬盤為代表的磁存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)速度、密度和能耗均趨于功能極限。因此，尋找新型磁性材料及磁結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑高速度、高密度、低能耗磁存儲(chǔ)器件是信息領(lǐng)域發(fā)展的重要需求。2009年，科學(xué)家在手性磁性材料中發(fā)現(xiàn)了磁斯格明子（Magnetic skyrmion）的納米尺度磁結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)磁疇相比，磁斯格明子的磁矩呈渦旋狀排列可以產(chǎn)生單位磁性拓?fù)浜杉皩诱闺姶艌�，從而電子和磁斯格明子具有�?qiáng)自旋-電子相互作用。一方面，當(dāng)電子通過斯格明子時(shí)，層展電磁場會(huì)對(duì)電子產(chǎn)生作用，使電子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，產(chǎn)生拓?fù)浠魻栃��?yīng)；另一方面，電子對(duì)斯格明子通過自旋力矩作用，可以有效推動(dòng)斯格明子運(yùn)動(dòng)。后續(xù)，科研人員在磁性材料中又發(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)器件的潛力。對(duì)于這些拓?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)的重要研究分支——拓?fù)浯烹娮訉W(xué)。 >Vv
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拓?fù)浯烹娮訉W(xué)研究的核心科學(xué)問題是拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和操控。然而，傳統(tǒng)拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浜啥嗍菃挝煌負(fù)浜桑?或±1）。盡管已有“磁斯格明子袋”（Skyrmion bag）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)。考慮其構(gòu)型類似于超導(dǎo)重超導(dǎo)渦旋束，這種磁結(jié)構(gòu)被命名為“磁斯格明子束子”（Skyrmion Bundles），簡稱“磁束子”。 %?~`'vYoi  
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研究團(tuán)隊(duì)利用聚焦離子束微納加工技術(shù)制備納米條帶器件，通過零磁場對(duì)斯格明子和螺旋磁疇混合態(tài)反轉(zhuǎn)磁場的方法，在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了新型“磁束子”拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)。利用洛倫茲透射電子顯微鏡原位磁結(jié)構(gòu)觀測及調(diào)控技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)在這一磁結(jié)構(gòu)中首次觀察到具有不同磁拓?fù)浜傻摹按攀�子”，并在此基礎(chǔ)上探索了納秒脈沖電流驅(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)，且其運(yùn)動(dòng)軌跡與拓?fù)浜煞��?hào)密切相關(guān)。 o6~9.~_e  
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研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)和強(qiáng)磁場安徽省實(shí)驗(yàn)室等的支持。 M,j3