磁性斯格明子skyrmion，是拓扑稳定的旋转自旋织构，在二维 (2D) 系统中表现为粒子状物体。近日，东京大学S. Seki，日本同步辐射研究所M. Suzuki，京都大学T. Ono团队在Nature Materials上发文，利用外加磁场下的标量磁 X 射线断层扫描，报道了室温斯格明子宿主非中心对称化合物Mn1.4Pt0.9Pd0.1Sn 中，单个斯格明子弦的三维（3D）形状的直接可视化。基于以不同角度拍摄的透射图像，对 [001] 磁化分量的 3D 分布进行断层扫描重建，识别出贯穿样品整个厚度的斯格明子串skyrmion string，以及各种缺陷结构，例如间断和 Y 形弦。观察到的点缺陷，可能代表布洛赫点，正如理论上所提出的那样，它充当了一个突现的磁单极子。使用可调磁场的断层扫描方法，为在 3D 空间中直接可视化单个斯格明子弦的结构动力学铺平了道路，这将有助于更好地理解拓扑对象的创建、湮灭和转移。
图 2：从不同角度 θ 拍摄的 XMCD 图像的磁场依赖性。
图 3：通过断层扫描重建获得的斯格明子状态中 mc 的 3D 分布。
编辑小注：磁性斯格明子（skyrmion），是一种具有拓扑保护性质的类涡旋磁畴结构，由于其具有纳米尺寸、高稳定性以及低理论驱动电流密度（~106 A/m2）等优点，在未来高密度、低功耗、非易失性的电子器件（如赛道存储器、逻辑计算门和振荡器等）中均具有潜在的应用。信息技术的发展很大程度上代表着一个国家的技术水准。磁信息存储技术至今已有100多年的历史，深刻地改变着人类的生活。但是，随着现代信息技术的高速发展，对磁信息存储器件的存储密度和能耗提出了越来越高的要求，而器件的持续小型化也带来了磁性材料出现顺磁物理极限和焦耳热等问题，基于磁性材料的信息存储技术遭遇到容量瓶颈，亟待开发可用于磁信息存储的新型磁性材料。
磁性斯格明子（Skyrmion）是一种新颖的具有拓扑行为的磁结构。它具有粒子特性，在实验上发现其尺寸为纳米量级。这种特殊的自旋排列导致驱动斯格明子状态改变的电流密度要比驱动传统磁畴低5-6个量级，从而成为构建未来高密度、高速度、低能耗磁信息存储器件的理想候选材料。与磁性斯格明子相关的研究已经引起了国内外科技界和工业界的广泛关注。
目前磁性斯格明子材料的研究主要集中在非中心对称结构具有Dzyaloshinskii-moriya相互作用的手性晶体（如MnSi、FeCoSi、FeGe、MnGe等），以及多铁材料Cu2OSeO3和MnZn铁氧体材料。但是，这些材料体系都表现出共同的缺点：居里温度多低于室温（磁性斯格明子出现在居里温度以下的磁有序状态），且磁斯格明子成相温区较窄（目前块体材料中的磁性斯格明子一般只存在居里温度附近的几K范围）。因此，开发具有宽温域室温磁性斯格明子新材料，是推进磁性斯格明子材料实用化的关键。中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家研究中心M05组供稿
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41563-021-01141-whttps://doi.org/10.1038/s41563-021-01141-w