哈尔滨工业大学(深圳)材料学院陈祖煌教授和合作者综述了近十年来铁性薄膜和异质结拓扑结构的研究进展,包括磁性/极性拓扑结构(如畴壁、涡旋态、麦纫、斯格明子等)的观测以及通过外延应变、原子层厚、电场、磁场等控制其结构演变和随之涌现的物理现象。文中首先讨论了磁性金属/氧化物薄膜和异质结中拓扑自旋结构(如:磁性斯格明子)的演化和相关功能特性(如拓扑霍尔效应)。随后,作者总结和评述了铁电氧化物薄膜和异质结中独特的极性拓扑结构(如畴壁, 通量全闭合畴, 极性涡旋畴, 铁电泡畴, 极性斯格明子等)和与其相关的奇异物理特性(如负电容,电导,微波调谐等)。最后,作者对铁性薄膜和异质结的拓扑结构的发展前景提出了建设性的观点和展望,以促进该领域的快速发展。文中作者总结了近十年来铁性薄膜和异质结中拓扑结构的研究进展,强调了纳米尺度自旋/极性拓扑结构在新技术应用的重要性,如高密度、低功耗、高速存储器和逻辑器件。尽管这些拓扑结构已经得到了广泛的研究并取得了一系列创新性的研究成果。然而,对铁性薄膜和异质的拓扑结构研究还处于起步阶段,存在许多有待解决的问题,如:铁电涡旋畴和斯格明子的多场调控,氧化物薄膜和异质结中磁性斯格明子的确切证据,是否存在周期有序的极性拓扑结构(如极性斯格明子晶格)和新的极性拓扑结构(如铁电麦纫、反斯格明子和霍普夫子),如何在纳米尺度上读、写自旋/极性拓扑结构的手性以及拓扑结构在其他材料体系(如多铁Cu2OSeO3和BiFeO3等)和其他对称性体系(如不对称超晶格体系)的拓展问题。相关工作近期以“Recent Progress on Topological Structures in Ferroic Thin Films and Heterostructures”为题在线发表于Advanced Materials 上,并入选Wiley-VCH Hot Topic: Magnetic Materials。原文链接: https://doi.org/10.1002/adma.202000857 相关阅读北京大学张文彬课题组在套索蛋白质的生物合成与拓扑结构转换方面取得新进展 英国曼彻斯特大学刘旭庆课题组和尹武良课题组《ACS Nano》:提出基于拓扑结构的柔性可穿戴设备的设计概念 西安交通大学张明明教授课题组在拓扑结构交联的聚合物网络领域取得重要进展 西安交大孙晓龙教授等在拓扑结构转化和化学降解的新型功能聚合物方面取得进展 浙江大学凌君教授特约专论:两仪聚合——拓扑结构聚合物合成新方法 哈佛大学锁志刚教授课题组:设计分子拓扑结构达到强力干-湿材料粘接