中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心田明亮研究小組杜海峰博士在非中心對(duì)稱B20立方結(jié)構(gòu)螺旋磁性材料的研究中取得新結(jié)果，論文《螺旋磁體納米盤中磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的手性自旋結(jié)構(gòu)的演化》（Field-driven evolution of chiral spin textures in a thin helimagnet nanodisk）最近在《物理快評(píng)B》(Physical Review B87，014401 2013）上發(fā)表。

在非中心對(duì)稱B20立方結(jié)構(gòu)的螺旋磁性材料中，Skyrmions(S)相是具有軸對(duì)稱的拓?fù)浞€(wěn)定的新型自旋構(gòu)型，其拓?fù)浞€(wěn)定性導(dǎo)致電子可以非常有效的和S相耦合產(chǎn)生拓?fù)浠魻栃?yīng)和大的電子自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)。這些新穎物性使得S相成為當(dāng)前自旋電子學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)之一。然而在大塊材材中，S相只存在于居里溫度附近一個(gè)非常小的磁場(chǎng)和溫度區(qū)域內(nèi)，限制了對(duì)S相的進(jìn)一步研究和它的潛在應(yīng)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(jié)構(gòu)，如納米盤、納米條帶，S相的形成與穩(wěn)定機(jī)制等是一個(gè)亟待解決的問題。

田明亮研究小組杜海峰博士詳細(xì)探討了不同半徑下納米盤螺旋磁體的自旋排列隨外磁場(chǎng)的變化規(guī)律。理論模擬發(fā)現(xiàn)：當(dāng)納米盤的半徑小于某一臨界尺寸時(shí)，即使在外磁場(chǎng)的作用下，納米盤也形成不了Skyrmions態(tài)；當(dāng)納米盤的半徑大于此臨界尺寸時(shí)，隨著盤的半徑增加，Skyrmions的數(shù)目非連續(xù)性逐漸增加，其排列類似于第二類超導(dǎo)體的渦旋結(jié)構(gòu)，并且所有的自旋構(gòu)型都可以簡(jiǎn)單的看成邊緣螺旋態(tài)與體態(tài)之間的疊加。此項(xiàng)工作對(duì)了解納米尺度下Skyrmions相特性及未來(lái)制備微、納Skyrmions基自旋電子學(xué)器件有著重要的指導(dǎo)意義。該研究工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金等經(jīng)費(fèi)資助。