新研究首次發現磁渦環

  磁鐵往往隱藏著美。就一個冰箱貼而言：它的一面有“粘性”，另一面卻沒有，這多少有點出乎我們的意料。其秘密在于磁化在材料內部以一種明確的方式排列。而更復雜的磁化紋理是許多現代技術的核心，如硬盤驅動器。現在，一個國際團隊報告了在由磁性材料釓鈷制成的小柱子內意外發現磁性結構。

磁微柱內的渦旋環   圖片來源：Claire Donnelly

近日，科學家在刊登于《自然—物理》上的一篇論文中寫道，通過觀察亞微米的環狀結構，他們將其確定為磁渦旋環。這些紋理遠遠超出了它們的美學吸引力，可能會為進一步在磁體中產生復雜的三維結構指明道路，并有一天可能成為新技術應用的基礎。

確定磁鐵內部的磁化排列是非常具有挑戰性的，特別是對于微觀和納米尺度的結構，這方面的研究通常僅限于觀察表面下的淺層。2017年，研究人員引入了一種新的x射線方法，用于塊磁體的納米斷層掃描，他們在瑞士光源SLS的實驗中演示了這種方法。這一進展打開了一扇獨特的窗口，可以了解磁體的內部。

此次，研究人員觀察到的令人震驚的環狀結構出現在釓鈷微柱樣品中，之前他們曾在這些樣品中檢測到由漩渦（水從水槽螺旋流走時的那種結構）和反渦旋組成的復雜磁場構型。出乎意料的是，科學家還發現了由成對的旋渦和反渦旋組成的環狀結構。這個觀察結果最初被證明是令人困惑的。隨著新的復雜數據分析技術的出現，他們最終確定了這些結構就是所謂的旋渦環——本質上，就是甜甜圈形狀的旋渦。

這些觀察結果不僅驗證了大約20年前的預測，解決了這樣的結構是否存在的問題。他們還發現磁渦環結構是非常穩定的。