具有非中心對稱立方結(jié)構(gòu)的金屬螺旋磁體，如MnSi、FeGe，由于同時存在自旋、軌道、晶格多種自由度的關(guān)聯(lián)與耦合，表現(xiàn)出豐富的材料特性，一直是金屬磁性材料領(lǐng)域研究的熱點與前沿。2009年，科研人員在此類材料中發(fā)現(xiàn)一種拓撲穩(wěn)定且具有粒子特性的磁結(jié)構(gòu)，即磁斯格明子（Skyrmion）。斯格明子具有尺寸小、穩(wěn)定性高和易操控等系列特點，具有潛在的應用價值，可用于構(gòu)建未來高密度、高速度、低能耗磁存儲器件，引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。制備、探索并利用螺旋磁體納米結(jié)構(gòu)的物性，是推進斯格明子實用化的關(guān)鍵之一。 J c:j7}OOV  
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中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院強磁場科學中心田明亮課題組杜海峰博士從2010年一直致力于這個領(lǐng)域的研究，與合作者研究了螺旋磁體納米盤中S相的穩(wěn)定性以及在磁場下的動力學行為，從理論上成功預言一個新穎的“靶S態(tài)”磁結(jié)構(gòu)，且這個“靶S態(tài)”的產(chǎn)生不需要磁場，是一個自發(fā)的磁基態(tài)【EPL, 101, 37001 (2013)；PRB, 87, 014401 (2013)】。隨后，在MnSi納米線中實現(xiàn)單個斯格明子的產(chǎn)生與湮滅時的電探測，觀察到磁阻的不連續(xù)跳躍臺階【Nano Lett., 14, 2026 (2014)，Nature Commun., 6, 7637 (2015)】，這一發(fā)現(xiàn)為單斯格明子量子器件的開發(fā)提供了重要的實驗依據(jù)。同時，在條帶中實現(xiàn)對單個斯格明子鏈的直接實驗觀察，發(fā)現(xiàn)斯格明子邊緣形核與穩(wěn)定的機制以及首次清晰給出了斯格明子相的磁場-溫度和溫度-尺寸的關(guān)系相圖【Nature Commun., 6, 8506 (2015) 】，此項研究為小器件的設(shè)計與制備提供了指南。 80LN(0?x  
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最近，美國新罕布什爾大學藏佳棟博士與課題組合作，理論預言在M2Mo3N (M=Fe, Co, Ni, Rh.......)這類材料中存在反對稱的DM相互作用，進一步預期這類材料存在磁斯格明子相。課題組經(jīng)過探索，成功合成設(shè)計出系列樣品且實驗驗證了理論的預期（圖1）。實驗結(jié)果表明:這類新發(fā)現(xiàn)的磁斯格明子材料的居里溫度可以達到液氮以上溫度，其最突出的特點是在M位摻雜磁性或者重金屬元素不會改變晶體的結(jié)構(gòu)，從而可以實現(xiàn)通過摻雜效應來調(diào)控其磁學性能。相關(guān)的實驗結(jié)果以Emergence of skyrmions from rich parent phases in the molybdenum nitrides 為題在線發(fā)表于Physical Review B (Rapid Communications)上。 sQO>1bh  
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另外，課題組與復旦大學車仁超研究組合作研究了高對稱的納米盤中磁斯格明子動力學行為，利用洛倫茨電子顯微鏡直接觀測到了前期理論預期的“團簇態(tài)”，進一步還發(fā)現(xiàn)了溫度誘導的斯格明子“團簇態(tài)”之間特殊的動力學轉(zhuǎn)變過程（圖2）。這一發(fā)現(xiàn)擴展了人們過去對禁閉幾何中斯格明子動力學的理解，為斯格明子器件的設(shè)計與制備提供了指南。相關(guān)結(jié)果以Direct imaging of magnetic field-driven transitions ofskyrmion cluster states in FeGe nanodisks 為題發(fā)表在《美國科學院院刊》（PNAS）上。 Ge*N%=MX8  
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上述研究成果得到了國家自然科學基金、中國科學院青年促進會等項目的資助。該工作合作單位包括中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所及南京大學協(xié)同創(chuàng)新中心。 8y]{I^z}  
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