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科學家利用X射線誘導產(chǎn)生單個零場斯格明子及其二維“人工晶體” 該項研究利用掃描透射X射線顯微鏡(STXM)對[Pt/Co/IrMn]n交換偏置多層膜結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)的研究，首次發(fā)現(xiàn)X射線輻照可以誘導反鐵磁序的重取向，進而實現(xiàn)了反鐵磁序以及與之耦合的鐵磁序的高空間分辨光學調(diào)控。利用這一現(xiàn)象，研究團隊首先成功地在迷宮疇的背景下實現(xiàn)了零外磁場下的任意形狀單疇磁區(qū)域，如圖1所示。利用X射線在單疇區(qū)域掃描特定小尺寸區(qū)域，還能夠精準定位產(chǎn)生單個斯格明子。更進一步，通過大面積的位點掃描，成功地構(gòu)造出了斯格明子陣列，如三角、正方和kagome三種構(gòu)形(圖2)。 該項研究為調(diào)控反鐵磁序磁結(jié)構(gòu)提供了一種新的思路，利用這種方法還有望進一步推動在交換偏置體系中實現(xiàn)反鐵磁斯格明子。由于X射線的短波長特性，該方法有望用于調(diào)控小于10 nm尺寸的反鐵磁序，極大地提高了光控磁的空間分辨率。該項研究還能激勵更多利用X射線方法操控磁序的研究，進一步推動磁性材料中針對磁序的高空間分辨率光學調(diào)控。  圖1. X射線誘導的交換偏置再定向效應(yīng)。a為同步輻射X射線通過在垂直磁場(H)下掃描閉合區(qū)域誘導產(chǎn)生均勻的交換偏置，箭頭表示正的磁場方向，b為同步輻射X射線掃描后在零外磁場下測到的物理所(IOP)標志；c-e為對應(yīng)的四分之三掃描透射X射線顯微鏡數(shù)據(jù)截面圖和相應(yīng)的交換偏置示意圖，IrMn層箭頭表示界面垂直方向的反鐵磁序。b和e中標尺條為1μm。  圖2. X射線誘導單個斯格明子及斯格明子晶體的產(chǎn)生。a為X射線誘導產(chǎn)生的閉合單疇條(白色虛線矩形框)；b為控制X射線在單疇區(qū)域上精準產(chǎn)生的兩個斯格明子；c-d分別為X射線在單疇區(qū)域?qū)懭氲娜呛驼剿垢衩髯尤斯ぞw。d中的標尺條為1μm。 相關(guān)工作已在《自然-通訊》雜志上發(fā)表。 該項研究得到科技部、國家自然科學基金委員會、北京市自然科學基金、中科院前沿科學重點研究計劃等的支持。 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14769-0 |
