近日，中国科学院合肥物质院强磁场中心低功耗量子材料研究团队在拓扑磁结构的构筑研究中取得新进展，论文发表在Nature Communications 期刊上。
拓扑磁结构是一类具有非平庸拓扑特性的自旋排列，具有尺寸小、稳定性高、电流易操控等优点，有望作为下一代数据载体，构筑突破传统磁存储技术限制的磁电子学器件。研究团队在前期提出了反转磁场方法可控诱导生成多拓扑荷磁结构，在手性螺旋磁性材料FeGe中率先观测到了“磁束子（Magnetic Skyrmion Bundles）（Nature Nanotechnology 16: 1086 (2021)）。这开拓了基于磁拓扑荷自由度的自旋电子学器件研究的新领域。
室温且零磁场稳定的“磁束子”是多拓扑荷自旋电子学器件实用化的前提条件，而以往磁束子是在低温和磁场条件下实现的。针对上述问题，研究团队首先在室温手性螺磁材料Co8Zn10Mn2材料中，巧妙利用脉冲电流与反转磁场相结合的方式，实现了丰富的室温手性磁束子，避免了以往磁束子生成过程中必要的复杂场冷操作过程。随后，研究团队提出并利用特殊的零磁场垂直螺旋畴磁化背景来稳定磁束子的物理机制，建立了磁束子完整的磁场-温度相图，最终研究团队在自由边界条件下实现了孤立磁束子在零磁场室温下的稳定存在。
上述研究工作得到了国家自然科学基金项目、国家自然科学基金杰出青年基金项目、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-47730-6
图: (a) 磁拓扑荷Q = 2的磁束子。(b) Q = 2磁束子的稳定磁场-温度相图。