磁性（反）斯格明子是一種具有拓?fù)浔Ｗo(hù)特性的磁疇結(jié)構(gòu)，其納米尺度、拓?fù)浞€(wěn)定的準(zhǔn)粒子特性，有望在信息處理和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算中成為新一代高密度、低功耗磁性信息單元，從而滿足大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能化信息時(shí)代的迫切需要，是當(dāng)前自旋電子學(xué)和凝聚態(tài)物理的研究熱點(diǎn)和關(guān)鍵科技前沿?；诖潘垢衩髯拥膬?chǔ)備池計(jì)算等新型信息處理范式，利用拓?fù)浯判詼?zhǔn)粒子的非線性響應(yīng)、短時(shí)記憶性和動(dòng)力學(xué)復(fù)雜性，在低功耗條件下完成復(fù)雜計(jì)算任務(wù)，是未來低功耗、高性能信息處理的重要方向。

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室M07組張穎研究員團(tuán)隊(duì)，在沈保根院士統(tǒng)籌指導(dǎo)下，依托集高分辨率磁疇表征、原位多場調(diào)控及微磁學(xué)模擬等功能的特色研究平臺(tái)，對(duì)多種磁性材料體系中的拓?fù)浯判运垢衩髯舆M(jìn)行了系統(tǒng)研究，在拓?fù)浯判詥卧纳?、調(diào)控和物理機(jī)制等方面積累了豐富的研究經(jīng)驗(yàn)。反斯格明子作為斯格明子的反粒子，具有更高的溫度穩(wěn)定性和額外自由度，可進(jìn)一步豐富新型信息處理范式。近期，研究團(tuán)隊(duì)面向反磁斯格明子的儲(chǔ)備池計(jì)算，在反斯格明子晶格轉(zhuǎn)變集體演化行為以及多自由度操控方面進(jìn)行了深入研究。

研究團(tuán)隊(duì)利用原位洛倫茲透射電子顯微鏡率先在室溫Mn1.4PtSn手性磁體中，直接觀察到外加磁場依賴的反斯格明子動(dòng)態(tài)演變行為，實(shí)現(xiàn)了反斯格明子由三角晶格向方形點(diǎn)陣的連續(xù)轉(zhuǎn)變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在外加磁場逐漸減小過程中，反斯格明子的形狀、尺寸和空間位置發(fā)生協(xié)同變化，系統(tǒng)呈現(xiàn)磁場依賴的多自由度可調(diào)控集體演變特征。進(jìn)一步通過微磁學(xué)模擬揭示了反斯格明子晶格轉(zhuǎn)變的微觀機(jī)制，外部磁場、各向異性DMI相互作用以及偶極相互作用之間的競爭共同驅(qū)動(dòng)反斯格明子從圓形向方形的演化以及晶格對(duì)稱性的重構(gòu)。該工作首次在實(shí)空間直接解析了室溫拓?fù)渥孕Y(jié)構(gòu)的連續(xù)演化過程，構(gòu)建了一個(gè)具有豐富中間態(tài)與多維自由度的反斯格明子信息單元系統(tǒng)，為基于拓?fù)湫畔卧嗉?jí)信息編碼和儲(chǔ)備池計(jì)算功能提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)依據(jù)。反斯格明子晶格轉(zhuǎn)變中的中間態(tài)原則上與現(xiàn)有斯格明子檢測信息讀出方案兼容，表明實(shí)現(xiàn)未來基于拓?fù)洌ǚ矗┧垢衩髯拥凸摹⒏咝阅苄畔⑻幚砥骷目尚行浴?/p>

室溫下反斯格明子由三角到方形晶格實(shí)空間多自由度轉(zhuǎn)變操控

研究成果實(shí)驗(yàn)直觀揭示了拓?fù)浞此垢衩髯泳Ц竦耐鈭鲆蕾囖D(zhuǎn)變特性，以“Manipulation of topological antiskyrmion lattice transition at room temperature”為題，發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊（http://doi.org/10.1002/adfm.202531037）。中國科學(xué)院物理研究所磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室M07組博士后何至東為論文第一作者，張穎研究員為通訊作者，該工作得到中國科學(xué)院物理研究所、北京科技大學(xué)、北京理工大學(xué)和安徽大學(xué)的大力支持，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委青A項(xiàng)目、科學(xué)中心項(xiàng)目、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、博新計(jì)劃A類等項(xiàng)目的資助。

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