华南理工大学学者首次实验发现磁霍普夫子,为未来磁性材料等发展提供新思路

[热点] 时间:2024-03-29 01:49:21 来源:蓝影头条 作者:综合 点击:154次
11 月 23 日消息,华南从华南理工大学官方公众号获悉,理工该校教授取得突破性发现!大学华南理工大学郑风珊教授联合德国于利希研究中心 Nikolai S. Kiselev 博士和瑞典乌普萨拉大学 Filipp N. Rybakov 博士等学者,首次实验思路共同在晶体中直接观察到磁霍普夫子(Hopfion)。发现相关成果以“Hopfion rings in a cubic chiral magnet”为题发表在 Nature 上。磁霍磁性材料

其中,展提郑风珊教授为通讯作者兼第一作者,供新Nikolai S. Kiselev 和 Filipp N. Rybakov 为共同通讯作者;华南理工大学为第一完成单位。华南

“霍普夫子”以德国数学家海因茨-霍普夫(Heinz Hopf)的理工名字命名,其概念由来可追溯到由英国物理学家托尼-斯凯尔姆(Tony Skyrme)在 1962 年首次提出的大学“拓扑孤子”。2009 年,首次实验思路科学家首次在磁体中发现了拓扑孤子,发现为了纪念 Skyrme,磁霍磁性材料将其称为 Skyrmion(斯格明子)。展提

一般认为,磁斯格明子是由电子自旋在空间上构成的一类二维旋涡状结构,从样品上表面贯穿到下表面,形成了斯格明子弦(String)。理论上,如果把两个末端连接起来,会进一步形成一类三维拓扑磁孤子 —— 磁霍普夫子。但目前为止,实验上尚未发现强有力的证据表明磁霍普夫子的存在。

该联合团队利用了透射电子显微镜磁成像技术和微磁学计算,在立方铁锗合金中观察到了与斯格明子弦耦合的霍普夫子,并提供了诱导产生这类霍普夫子的实验方法,取得了高度可重复的实验结果。该形核方法通过改变外部磁场的方向,同时保证磁场足够弱,以确保斯格明子弦在转换过程中保持完整,也得保证磁场足够强,足以改变样品边缘材料的磁状态;通过来回切换磁场方向,这种边缘调制的闭合磁结构会持续稳定存在,进一步通过增加磁场强度,形成与斯格明子弦耦合的霍普夫子。

此外,本研究也提供了统一的斯格明子-霍普夫子的同伦(homotopy)分类,并深入探讨了手性磁体中拓扑孤子的多样性。这一突破性发现为未来磁性材料、自旋电子学和非传统计算等领域的发展提供新思路,也为新型功能器件的设计和开发提供了有力支持。

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(责任编辑:知识)

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