磁斯格明子精准调控研究获进展

近日，中国科学院合肥物质科学研究院利用稳态强磁场装置自研的低温强磁场磁力显微镜，在磁斯格明子精准调控方面取得进展。

磁斯格明子是一类具有拓扑保护的新型磁结构，具有尺寸小、稳定性高和易驱动等优势。在室温下实现对单个斯格明子高精度、可寻址、可重复的操控，是该领域的重要挑战。

研究团队利用磁力显微镜产生的局域振荡磁场，在人工构筑的磁性多层纳米点阵中，实现选定斯格明子的可控写入与删除，以及连续分步调节尺寸。斯格明子尺寸可由数百纳米连续缩小至数十纳米，表现出较强调控能力。这种动态局域磁场还能降低斯格明子可稳定存在的临界尺寸阈值，使更小尺寸斯格明子稳定存在。微磁学模拟发现，振荡局域磁场对斯格明子构型产生动态扰动与局域形变，从而削弱薄膜缺陷和晶粒无序导致的钉扎效应，降低尺寸调控过程中的能垒，提升调控效率与精度。这说明，周期性局域磁场能够实现静态磁场难以达到的细致操控，还能为通过非平衡方式调制拓扑磁结构提供新思路。

在此基础上，团队实现了对斯格明子晶格中多个单元的逐一独立操控，证明该方法具有良好的可寻址性和选择性。实验中，被选中的目标斯格明子能够被单独调节，体现出局域磁场操控在多比特信息单元精确写入中的潜在优势。这表明，局域振荡磁场为单个磁斯格明子的精准调控提供了新的可行路线。相较于传统电流驱动方案，这种方法具有能耗低、操控精度高、避免非期望位移等优势，在斯格明子存储、逻辑器件及新型信息处理架构中具有应用前景。

这一研究加深了对拓扑自旋织构动态调控机制的理解，推动了磁斯格明子从基础研究走向器件应用。

相关研究成果作为封面文章，发表在Rare Metals上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。

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左图：磁斯格明子的可寻址精确操控；右图：当期封面