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磁斯格明子精準調控研究獲進展

2026年04月22日 合肥物質科學研究院
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近日,中國科學院合肥物質科學研究院利用穩態強磁場裝置自研的低溫強磁場磁力顯微鏡,在磁斯格明子精準調控方面取得進展。

磁斯格明子是一類具有拓撲保護的新型磁結構,具有尺寸小、穩定性高和易驅動等優勢。在室溫下實現對單個斯格明子高精度、可尋址、可重復的操控,是該領域的重要挑戰。

研究團隊利用磁力顯微鏡產生的局域振蕩磁場,在人工構筑的磁性多層納米點陣中,實現選定斯格明子的可控寫入與刪除,以及連續分步調節尺寸。斯格明子尺寸可由數百納米連續縮小至數十納米,表現出較強調控能力。這種動態局域磁場還能降低斯格明子可穩定存在的臨界尺寸閾值,使更小尺寸斯格明子穩定存在。微磁學模擬發現,振蕩局域磁場對斯格明子構型產生動態擾動與局域形變,從而削弱薄膜缺陷和晶粒無序導致的釘扎效應,降低尺寸調控過程中的能壘,提升調控效率與精度。這說明,周期性局域磁場能夠實現靜態磁場難以達到的細致操控,還能為通過非平衡方式調制拓撲磁結構提供新思路。

在此基礎上,團隊實現了對斯格明子晶格中多個單元的逐一獨立操控,證明該方法具有良好的可尋址性和選擇性。實驗中,被選中的目標斯格明子能夠被單獨調節,體現出局域磁場操控在多比特信息單元精確寫入中的潛在優勢。這表明,局域振蕩磁場為單個磁斯格明子的精準調控提供了新的可行路線。相較于傳統電流驅動方案,這種方法具有能耗低、操控精度高、避免非期望位移等優勢,在斯格明子存儲、邏輯器件及新型信息處理架構中具有應用前景。

這一研究加深了對拓撲自旋織構動態調控機制的理解,推動了磁斯格明子從基礎研究走向器件應用。

相關研究成果作為封面文章,發表在Rare Metals上。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金等的支持。

論文鏈接

左圖:磁斯格明子的可尋址精確操控;右圖:當期封面

打印 責任編輯:侯茜

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