近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院利用穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)裝置自研的低溫強(qiáng)磁場(chǎng)磁力顯微鏡，在磁斯格明子精準(zhǔn)調(diào)控方面取得進(jìn)展。

　　磁斯格明子是一類具有拓?fù)浔Ｗo(hù)的新型磁結(jié)構(gòu)，具有尺寸小、穩(wěn)定性高和易驅(qū)動(dòng)等優(yōu)勢(shì)。在室溫下實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)斯格明子高精度、可尋址、可重復(fù)的操控，是該領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。

　　研究團(tuán)隊(duì)利用磁力顯微鏡產(chǎn)生的局域振蕩磁場(chǎng)，在人工構(gòu)筑的磁性多層納米點(diǎn)陣中，實(shí)現(xiàn)選定斯格明子的可控寫入與刪除，以及連續(xù)分步調(diào)節(jié)尺寸。斯格明子尺寸可由數(shù)百納米連續(xù)縮小至數(shù)十納米，表現(xiàn)出較強(qiáng)調(diào)控能力。這種動(dòng)態(tài)局域磁場(chǎng)還能降低斯格明子可穩(wěn)定存在的臨界尺寸閾值，使更小尺寸斯格明子穩(wěn)定存在。微磁學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，振蕩局域磁場(chǎng)對(duì)斯格明子構(gòu)型產(chǎn)生動(dòng)態(tài)擾動(dòng)與局域形變，從而削弱薄膜缺陷和晶粒無序?qū)е碌尼斣?yīng)，降低尺寸調(diào)控過程中的能壘，提升調(diào)控效率與精度。這說明，周期性局域磁場(chǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)磁場(chǎng)難以達(dá)到的細(xì)致操控，還能為通過非平衡方式調(diào)制拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)提供新思路。

　　在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)斯格明子晶格中多個(gè)單元的逐一獨(dú)立操控，證明該方法具有良好的可尋址性和選擇性。實(shí)驗(yàn)中，被選中的目標(biāo)斯格明子能夠被單獨(dú)調(diào)節(jié)，體現(xiàn)出局域磁場(chǎng)操控在多比特信息單元精確寫入中的潛在優(yōu)勢(shì)。這表明，局域振蕩磁場(chǎng)為單個(gè)磁斯格明子的精準(zhǔn)調(diào)控提供了新的可行路線。相較于傳統(tǒng)電流驅(qū)動(dòng)方案，這種方法具有能耗低、操控精度高、避免非期望位移等優(yōu)勢(shì)，在斯格明子存儲(chǔ)、邏輯器件及新型信息處理架構(gòu)中具有應(yīng)用前景。

　　這一研究加深了對(duì)拓?fù)渥孕棙?gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制的理解，推動(dòng)了磁斯格明子從基礎(chǔ)研究走向器件應(yīng)用。

　　相關(guān)研究成果作為封面文章，發(fā)表在Rare Metals上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。

左圖：磁斯格明子的可尋址精確操控；右圖：當(dāng)期封面