中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院强磁场科学中心为依托... 更多简介 +
近期，中科院强磁场科学中心陆轻铀研究员、冯启元博士与南京师范大学马付胜教授合作，利用自制的磁力显微镜系统（MFM）, 在人工合成反铁磁多层膜中发现了一种可在几开尔文到300开尔文（K）宽温区稳定存在，能规则排列且尺寸连续可调的新型人工磁斯格明子（Magnetic Skyrmion）结构。相关研究结果发表在《先进功能材料》上【Adv. Funct. Mater. （2019）, 1907140】。
磁斯格明子，一种非易失的拓扑保护自旋结构，具有拓扑保护稳定性、尺寸小、以及低电流驱动等优良特性，被认为是未来高密度、高速度、低能耗存储器件的信息载体，受到广泛关注。然其实用化道路依然充满挑战。例如，现可供挑选的磁斯格明子材料体系依然太少，其中，能使其在室温存在的体系更是屈指可数。此外，现研究多集中在磁斯格明子的自发形成是杂乱无序的铁磁多层膜或单晶体系中。到目前为止，一个能使磁斯格明子规则排列、室温稳定存在且尺寸可控的研究平台尚有待开发。这既是磁斯格明子的研究热点也是其实用化的关键所在。
南京师范大学马付胜教授课题组利用人工合成反铁磁多层膜中的反铁磁层间耦合相互作用原理，通过微纳加工，构造出一组不同尺寸，规则排列的人工合成反铁磁圆盘结构。马教授等人通过光学、磁电阻等测量方法，观测到预示磁斯格明子连续过渡变化的信号曲线。
此时，实现微观层次上磁斯格明子的直接观测显得尤为重要。但该工作是困难的，因为：首先，该光刻样品仅几十微米。这意味着成像仪器要在强磁场环境和4.5-300K的宽温区范围内能实现对样品的连续精准定位，仪器要求高。其次，磁斯格明子本身磁信号微弱，尺寸小，观测难度大。这些不利因素使微观测量极具挑战。
为此，中科院强磁场中心陆轻铀研究员、冯启元博士自制了一套可定位MFM，该仪器可在4.2-300K温度范围内连续定位20μm器件样品且实现磁结构的成像与调控。利用该MFM，不仅成功观测到磁斯格明子，且系统研究了一组样品中磁斯格明子形成、缩小、和坍塌等完整演化过程。同时，观测发现，该体系中的磁斯格明子能在几 K到300K范围内稳定存在，且尺寸能调节到低于100 nm。
该工作，为磁斯格明子的研究提供了直接微观动力学图像，为后续新型器件实用化设计提供了新的材料体系参考。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201907140。
图 （a）室温下MFM测量结果（b）样品磁化状态随磁场的演变 （c）-(d) 实验与微磁学模拟结果 （e） 样品结构示意图
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