科學家發現單軸各向異性可穩定一維納米線中的斯格明相

文章來源：合肥物質科學研究院    發布時間：2015-07-16  

中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研究員薛飛與瑞士巴塞爾大學教授Martino Poggio、美國威斯康星大學麥迪遜分校教授金松聯合研究表明，單軸各向異性可以穩定一維納米線中的斯格明（Skyrmion）相。研究成果以Stabilized Skyrmion Phase Detected in MnSi Nanowires by Dynamic Cantilever Magnetometry 為題發表在Nano Letters上。

科研人員使用懸臂磁測法（cantilever torque magnetometery）研究了一維錳硅納米線分別在垂直于磁場和平行于磁場時的相圖，發現在垂直磁場下錳硅納米線中Skyrmion相與塊材中的Skyrmion相一樣只存在于居里溫度附近一個非常小的磁場-溫度區域內；而在平行磁場中Skyrmion相在錳硅納米線穩定存在，其存在溫區從T=29K降到至少T=0.4 K。表明高度穩定的Skyrmion相與一維納米線的單軸各向異性有關。

Skyrmion相是在非中心對稱B20立方結構的螺旋磁性材料中存在的軸對稱新型自旋構型。這類自旋構型具有特殊的拓撲穩定性和低能耗的操縱特性，因此在磁存儲和低能耗自旋器件的應用中具有極大潛力。該研究發現為通過結構調控Skyrmion相并拓展其穩定性提供了重要的研究線索和依據。

懸臂磁測法的原理圖（左）和平行磁場中錳硅納米線的相圖（右）