二維量子磁體中觀察到 新奇“拓?fù)淇藸栃?yīng)”
科技日報(bào)合肥4月7日電(記者 吳長鋒)記者7日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校國際功能材料量子設(shè)計(jì)中心訪問博士后李肖音，與中國科學(xué)院強(qiáng)磁場科學(xué)中心等單位合作，在二維新型量子磁體斯格明子元激發(fā)的理論與實(shí)驗(yàn)研究中取得重要進(jìn)展。他們創(chuàng)造性地提出了“拓?fù)淇藸栃?yīng)”的概念，并將研究成果在線發(fā)表于國際期刊《自然·物理》。
斯格明子的概念起源于粒子物理，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于描述凝聚態(tài)磁性材料中一類獨(dú)特的拓?fù)湓ぐl(fā)。其自旋在實(shí)空間以旋渦狀或環(huán)狀排列，并整體具有非平庸拓?fù)涮匦裕型蔀樾乱淮糯鎯斑壿嬈骷男畔⑤d體。
對于斯格明子的表征，電學(xué)測量中的拓?fù)浠魻栃?yīng)常被作為其存在的有力判據(jù)之一。但是，電學(xué)測量通常僅適用于金屬體系。隨著拓?fù)浯判圆牧系耐卣�，該領(lǐng)域迫切需要發(fā)展適用于更多體系的表征手段，尤其是針對非金屬體系斯格明子的表征。
研究團(tuán)隊(duì)利用化學(xué)氣相輸運(yùn)法，成功合成了高質(zhì)量二維鐵磁材料單晶。他們通過磁光克爾效應(yīng)，表征了該體系薄層樣品的磁性結(jié)構(gòu)，并觀察到系統(tǒng)性奇異“凸起”。該特征與金屬磁斯格明子體系的拓?fù)浠魻栃?yīng)高度相似。
隨后，研究團(tuán)隊(duì)通過原子尺度的磁動力學(xué)模擬和理論計(jì)算，揭示出斯格明子的“拓?fù)浜伞睂τ诠怆妶鱿聜鲗?dǎo)電子的散射，是光學(xué)克爾角在磁翻轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)“凸起”信號的微觀原因。通過磁力顯微鏡成像實(shí)驗(yàn)，該光學(xué)克爾信號的拓?fù)鋵傩砸驳靡赃M(jìn)一步佐證。
研究人員表示，這項(xiàng)研究凝練了“拓?fù)淇藸栃?yīng)”這一核心概念，不僅可以對非金屬體系中的斯格明子和其他拓?fù)湓ぐl(fā)開展空間分辨、無損、非接觸式探測，而且在原理上還可以涵蓋金屬體系，為揭示拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)的微觀機(jī)理提供有力的物理基礎(chǔ)與表征方案。
