强磁场中心薛飞研究员与瑞士巴塞尔大学Martino Poggio教授和美国威斯康星大学麦迪逊分校金松教授联合研究表明,单轴各向异性可以稳定一维纳米线中的斯格明(Skyrmion)相。研究成果以“Stabilized Skyrmion Phase Detected in MnSi Nanowires by Dynamic Cantilever Magnetometry”为题发表在Nano Letters上。
科研人员使用悬臂磁测法(cantilever torque magnetometery)研究了一维锰硅纳米线分别在垂直于磁场和平行于磁场时的相图,发现在垂直磁场下锰硅纳米线中Skyrmion相与块材中的Skyrmion相一样只存在于居里温度附近一个非常小的磁场-温度区域内;而在平行磁场中Skyrmion相在锰硅纳米线稳定存在其存在温区从T=29K降到至少T=0.4 K。表明高度稳定的Skyrmion相与一维纳米线的单轴各向异性有关。
Skyrmion相是在非中心对称B20立方结构的螺旋磁性材料中存在的轴对称新型自旋构型。这类自旋构型具有特殊的拓扑稳定性和低能耗的操纵特性,因此在磁存储和低能耗自旋器件的应用中具有极大潜力。该研究发现为通过结构调控Skyrmion相,并拓展其稳定性提供了重要的研究线索和依据。
文章链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b02232。
悬臂磁测法的原理图(左)和平行磁场中锰硅纳米线的相图(右)