自從實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以來，磁斯格明子已經(jīng)成為研究的焦點(diǎn)。來自漢堡和基爾的科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)能夠證明，即使沒有外部磁場，直徑只有幾納米的單個(gè)磁斯格明子也可以在磁性金屬薄膜中穩(wěn)定下來，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然通訊》期刊上。

理論物理學(xué)家早在30年前就預(yù)言了磁斯格明子作為粒子狀物體的存在。在不同的磁性材料體系中發(fā)現(xiàn)了直徑從微米到幾納米不等的磁斯格明子，雖然磁斯格明子可以在幾個(gè)原子的表面產(chǎn)生。

但對外界的影響表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性，這使得它們成為未來數(shù)據(jù)存儲或邏輯設(shè)備的潛在候選者。然而，為了在技術(shù)應(yīng)用上具有競爭力，斯格明子不僅必須非常小，而且必須在沒有外加磁場的情況下保持穩(wěn)定。漢堡大學(xué)和基爾大學(xué)的研究人員現(xiàn)在朝著這個(gè)方向邁出了重要的一步。量子力學(xué)數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行超級計(jì)算機(jī)德國北部超級計(jì)算聯(lián)盟(HLRN)的物理學(xué)家基爾能夠預(yù)測單個(gè)斯格明子直徑，只有在幾納米時(shí)出現(xiàn)一個(gè)自動薄鐵磁鈷膜。

基爾大學(xué)斯蒂芬?海因策教授研究小組的博士生塞巴斯蒂安?邁耶表示：這些薄膜中的磁結(jié)之所以穩(wěn)定，是因?yàn)椴煌畔嗷プ饔弥g存在一種不同尋常的競爭。漢堡大學(xué)的研究人員使用高分辨率掃描隧道顯微鏡證實(shí)了這一預(yù)測。Roland wies教授研究組博士生Marco Perini的低溫測量結(jié)果顯示，制備鈷薄膜中不需要外加磁場就可以產(chǎn)生磁斯格明子。

到目前為止，單個(gè)斯格明子幾乎都是由磁場產(chǎn)生的，在金屬薄膜中，磁斯格明子是自發(fā)發(fā)生的。為了未來在自旋電子領(lǐng)域的應(yīng)用，斯格明子不僅必須在極低的溫度下保持穩(wěn)定，就像所研究的金屬薄膜一樣，而且還必須在室溫下保持穩(wěn)定。為了實(shí)現(xiàn)這一應(yīng)用的下一步，研究發(fā)現(xiàn)不同磁性相互作用之間的競爭可以做出重大貢獻(xiàn)。

博科園｜研究/來自：基爾大學(xué)

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-019-11831-4

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