室温零场孤立分数拓扑磁单元的生成与电流驱动研究获进展
文章导读
斯格明子等拓扑磁结构被视为高密度自旋存储的候选者，但电流驱动时的横向偏转始终是绕不开的障碍，孤立磁半子的可控操控也一直缺乏实验报道。中国科学院物理研究所团队在Mn1.4PtSn磁体中调控边界效应，让整数拓扑反斯格明子转变为分数拓扑磁半子，并发现样品边界可充当天然一维轨道，实现电流驱动下的高效可控直线运动。边界限域、相互作用与分数拓扑性质的协同机制，能否为新型低功耗信息器件开辟道路？
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纳米尺度磁性（反）斯格明子、磁半子等有望用于高密度自旋存储器件，但整数拓扑自旋结构存在电流驱动横向偏转难题，孤立磁半子的可控操控也缺乏实验报道。
近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心利用多功能磁性材料研究平台，调控Mn1.4PtSn磁体的边界效应诱导磁构型发生拓扑转变，实现了整数拓扑反斯格明子向分数拓扑磁半子态的转变。研究表明，当反斯格明子靠近样品边缘时，自旋磁矩分布的连续性在样品边界附近破缺，并在边界退磁场及多种交换作用共同竞争下发生局域磁结构重构，形成孤立的半整数拓扑磁半子态。研究还发现，样品边界可以提供天然的一维轨道，实现电流驱动孤立拓扑磁半子高效可控直线运动。
这一研究揭示了边界限域、相互作用与分数拓扑性质协同调控自旋准粒子的新机制，为发展基于分数拓扑磁单元的新型低功耗信息器件奠定了实验基础。
相关研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院相关项目等的支持。
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