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合肥研究院在手性磁孤子研究中取得进展

2020-07-29 合肥物质科学研究院
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  近日,4066金沙总站合肥物质科学研究院强磁场科学中心稳态强磁场实验装置(SHMFF)用户、研究员张蕾课题组,在手性磁孤子研究方面取得进展。针对层状手性磁孤子材料MnNb3S6和YbNi3Al9,研究人员利用强磁场中心的ESR等设备对其手性磁孤子的微波响应和临界行为进行研究,相关成果分别以Microwave response of the chiral helimagnetic MnNb3S6Critical phenomenon of the layered chiral helimagnetic YbNi3Al9为题,发表在Applied Physics LettersNew Journal of Physics上。

  手性磁孤子(Chiral Magnetic Soliton)是自旋按螺旋方式排列形成的“孤子状”的“准粒子”磁构型,表现为扭结状的拓扑磁结构。手性磁孤子是自旋、轨道、晶格等多种自由度之间竞争和耦合的结果,其形成条件苛刻,一般形成于具有层状结构的单轴非中心对称晶体中,目前仅在MnNb3S6和YbNi3Al9等少数体系中发现。在这类材料中会产生Dzyaloshinskii–Moriya(DM)相互作用,而DM相互作用会和铁磁交换相互作用之间产生竞争,从而形成螺旋形的自旋基态。在一定的温度下,通过施加合适的磁场就可以形成手性磁孤子态。同时,可以通过磁场、压力、微波、电流等手段对其进行调控,在自旋电子器件领域具有潜在的应用价值。

  由于手性磁孤子材料对微波具有特定的响应,研究人员利用SHMFF所属ESR等手段,对MnNb3S6的微波响应行为和机制进行研究,揭示手性磁孤子对微波的各向异性响应行为。此外,对另外一种手性磁孤子材料YbNi3Al9的临界行为研究发现其各向异性的自旋耦合作用,并建立H-T相图。

  该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、强磁场联合基金、中科院高端用户基金等的支持。

  论文链接:12
(a)手性磁孤子材料MnNb3S6对微波的响应;(b)手性磁孤子材料YbNi3Al9的H-T相图
打印 责任编辑:侯茜

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