【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】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)中心在電操控新型磁結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以Current-Controlled Topological Magnetic Transformations in a Nanostructured Kagome Magnet(《在Kagome磁納米結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)可逆電流調(diào)控拓?fù)浯呸D(zhuǎn)變》)為題，發(fā)表在Advanced Materials上。
 

　　在一類中心對稱晶體Fe3Sn2納米結(jié)構(gòu)中，存在兩類局域磁結(jié)構(gòu)：拓?fù)浜蔀?的斯格明子磁泡(簡稱“斯格明子”)和拓?fù)浜蔀?的平庸磁泡。由于磁斯格明子與磁泡的拓?fù)浜刹煌蚨鼈冊陔娏黩?qū)動下的動力學(xué)如斯格明子霍爾效應(yīng)和電探測下的拓?fù)浠魻栃?yīng)完全不同。如果它們同時作為器件的信息載體，有望豐富拓?fù)浯烹娮訉W(xué)器件設(shè)計。前期研究中，強(qiáng)磁場中心新型磁性功能材料與器件研究團(tuán)隊提出了一種新型斯格明子-磁泡存儲器方案，并在納米條帶中實現(xiàn)單磁斯格明子-磁泡鏈(Y. Wu et al., Appl. Phys. Lett., 118: 122406, 2021)；通過調(diào)節(jié)面內(nèi)磁場，研究實現(xiàn)了納米盤中單斯格明子-磁泡之間的拓?fù)浯呸D(zhuǎn)變(Y. Wu et al., Appl. Phys. Lett., 119: 012402, 2021)。兩類磁狀態(tài)間的拓?fù)浯呸D(zhuǎn)變可用于器件的寫入和刪除等功能，但磁場方法不兼容于電子學(xué)器件，還需要進(jìn)一步開發(fā)電學(xué)方法操控拓?fù)浯呸D(zhuǎn)變。
 

　　面對上述挑戰(zhàn)，科研團(tuán)隊利用聚焦離子束技術(shù)制備出Fe3Sn2納米條帶電學(xué)微器件，運(yùn)用先期自主開發(fā)的透射電鏡原位加電測量系統(tǒng)，探究了納秒脈沖電流驅(qū)動下的原位實時磁動力學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn)，在一定傾斜磁場條件下，磁斯格明子和磁泡均為穩(wěn)定磁相，通過切換納秒脈沖電流的幅度，磁斯格明子晶格和平庸的磁泡晶格之間可實現(xiàn)高度可逆的拓?fù)浯呸D(zhuǎn)變。微磁學(xué)計算模擬表明，磁泡到斯格明子轉(zhuǎn)變和斯格明子到磁泡轉(zhuǎn)變可分別歸因于電流的自旋轉(zhuǎn)移力矩效應(yīng)和焦耳熱效應(yīng)。
 

　　高度可重復(fù)且可逆的斯格明子-磁泡和斯格明子-條紋疇的拓?fù)浯呸D(zhuǎn)變，將有望推動可靠、低能耗和高效率的拓?fù)渥孕娮訉W(xué)器件的開發(fā)工作。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中科院儀器研制項目和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等的支持。