中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心田明亮课题组在低维螺旋磁体研究中取得新进展：该课题组通过磁阻测量的方法在国际上首次实验给出了一维MnSi纳米线中Skyrmion相 (S相)的相图并探讨了其稳定机制。3月21日，课题组杜海峰博士的论文以《在螺旋磁体MnSi纳米线中高度稳定Skyrmion态》为题发表在国际期刊《纳米快报》上（Highly Stable Skyrmion State in Helimagnetic MnSi Nanowires ，Nano Letters）。

    具有非中心对称立方B20结构螺旋磁体，由于同时存在自旋、轨道、晶格等多种自由度的关联与耦合，在磁场调控下表现出多种磁有序结构，其中Skyrmions态是一种新型的具有轴对称的手性拓扑稳定自旋磁结构。这种独特的拓扑稳定的自旋磁结构可以非常有效地和传导电子耦合产生大的电子自旋转移矩效应，这对以电流操控的自旋转移矩器件的开发具有潜在的应用前景，因而成为当前自旋电子学研究的前沿和热点之一。然而在大块材中，S相只存在于居里温度附近一个非常小的磁场—温度区域内，限制了对S相潜在的应用。随后的研究注意到，二维螺旋磁体的薄膜中S相存在的温度-磁场区域显著扩大。这说明空间受限维度对S相稳定有积极作用，但人们对一维螺旋磁体纳米线中S相稳定性的认识还比较缺乏。

　　田明亮课题组2010年就开始进行S相稳定性的研究，是国内较早开展Skyrmions材料探索的研究组之一。在前期工作中，课题组详细地研究了低维螺旋磁体纳米盘中S相的形成与稳定性问题，相关的成果引起了国内外的关注。此项研究通过测量单根MnSi纳米线的磁输运特性，发现一维螺旋磁体纳米线在平行磁场中存在高度稳定的S相，其存在温区从居里温度～32K延伸到仪器所能达到的最低温度～2K，但在垂直磁场下没有观测到S相的存在。这一结果表明：高度稳定的S相与一维纳米线的单轴各向异性有关。这一发现对一维螺磁S相自旋转移矩器件开发具有重要意义。 

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左图: 螺旋磁体MnSi纳米线中典型的磁电阻及其导数随外磁场变化的曲线；右图：MnSi纳米线的磁相图。