中科院合肥物質科學研究院強磁場科學中心田明亮研究小組杜海峰博士在非中心對稱B20立方結構螺旋磁性材料的研究中取得新結果，論文《螺旋磁體納米盤中磁場驅動的手性自旋結構的演化》（Field-driven evolution of chiral spin textures in a thin helimagnet nanodisk）最近在《物理快評B》(Physical Review B 87，014401 2013）上發表。
在非中心對稱B20立方結構的螺旋磁性材料中，Skyrmions(S)相是具有軸對稱的拓撲穩定的新型自旋構型，其拓撲穩定性導致電子可以非常有效的和S相耦合產生拓撲霍爾效應和大的電子自旋轉移矩效應。這些新穎物性使得S相成為當前自旋電子學研究的前沿和熱點之一。然而在大塊材材中，S相只存在于居里溫度附近一個非常小的磁場和溫度區域內，限制了對S相的進一步研究和它的潛在應用。因此，如果把材料由二維薄膜加工成形狀和尺寸可控的納米結構，如納米盤、納米條帶，S相的形成與穩定機制等是一個亟待解決的問題。
田明亮研究小組杜海峰博士詳細探討了不同半徑下納米盤螺旋磁體的自旋排列隨外磁場的變化規律。理論模擬發現：當納米盤的半徑小于某一臨界尺寸時，即使在外磁場的作用下，納米盤也形成不了Skyrmions態；當納米盤的半徑大于此臨界尺寸時，隨著盤的半徑增加，Skyrmions的數目非連續性逐漸增加，其排列類似于第二類超導體的渦旋結構，并且所有的自旋構型都可以簡單的看成邊緣螺旋態與體態之間的疊加。此項工作對了解納米尺度下Skyrmions相特性及未來制備微、納Skyrmions基自旋電子學器件有著重要的指導意義。該研究工作受到國家自然科學基金等經費資助。
納米盤的自旋排列隨外磁場變化的演變過程
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