磁性（反）斯格明子是一種具有拓撲保護特性的磁疇結(jié)構(gòu)，其納米尺度、拓撲穩(wěn)定的準(zhǔn)粒子特性，有望在信息處理和神經(jīng)形態(tài)計算中成為新一代高密度、低功耗磁性信息單元，從而滿足大數(shù)據(jù)、云計算、智能化信息時代的迫切需要，是當(dāng)前自旋電子學(xué)和凝聚態(tài)物理的研究熱點和關(guān)鍵科技前沿?；诖潘垢衩髯拥膬涑赜嬎愕刃滦托畔⑻幚矸妒?，利用拓撲磁性準(zhǔn)粒子的非線性響應(yīng)、短時記憶性和動力學(xué)復(fù)雜性，在低功耗條件下完成復(fù)雜計算任務(wù)，是未來低功耗、高性能信息處理的重要方向。

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心磁學(xué)實驗室M07組張穎研究員團隊，在沈保根院士統(tǒng)籌指導(dǎo)下，依托集高分辨率磁疇表征、原位多場調(diào)控及微磁學(xué)模擬等功能的特色研究平臺，對多種磁性材料體系中的拓撲磁性斯格明子進行了系統(tǒng)研究，在拓撲磁性單元的生成、調(diào)控和物理機制等方面積累了豐富的研究經(jīng)驗。反斯格明子作為斯格明子的反粒子，具有更高的溫度穩(wěn)定性和額外自由度，可進一步豐富新型信息處理范式。近期，研究團隊面向反磁斯格明子的儲備池計算，在反斯格明子晶格轉(zhuǎn)變集體演化行為以及多自由度操控方面進行了深入研究。

研究團隊利用原位洛倫茲透射電子顯微鏡率先在室溫Mn1.4PtSn手性磁體中，直接觀察到外加磁場依賴的反斯格明子動態(tài)演變行為，實現(xiàn)了反斯格明子由三角晶格向方形點陣的連續(xù)轉(zhuǎn)變。實驗結(jié)果表明，在外加磁場逐漸減小過程中，反斯格明子的形狀、尺寸和空間位置發(fā)生協(xié)同變化，系統(tǒng)呈現(xiàn)磁場依賴的多自由度可調(diào)控集體演變特征。進一步通過微磁學(xué)模擬揭示了反斯格明子晶格轉(zhuǎn)變的微觀機制，外部磁場、各向異性DMI相互作用以及偶極相互作用之間的競爭共同驅(qū)動反斯格明子從圓形向方形的演化以及晶格對稱性的重構(gòu)。該工作首次在實空間直接解析了室溫拓撲自旋結(jié)構(gòu)的連續(xù)演化過程，構(gòu)建了一個具有豐富中間態(tài)與多維自由度的反斯格明子信息單元系統(tǒng)，為基于拓撲信息單元多級信息編碼和儲備池計算功能提供了關(guān)鍵實驗依據(jù)。反斯格明子晶格轉(zhuǎn)變中的中間態(tài)原則上與現(xiàn)有斯格明子檢測信息讀出方案兼容，表明實現(xiàn)未來基于拓撲（反）斯格明子低功耗、高性能信息處理器件的可行性。

室溫下反斯格明子由三角到方形晶格實空間多自由度轉(zhuǎn)變操控

研究成果實驗直觀揭示了拓撲反斯格明子晶格的外場依賴轉(zhuǎn)變特性，以“Manipulation of topological antiskyrmion lattice transition at room temperature”為題，發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊（http://doi.org/10.1002/adfm.202531037）。中國科學(xué)院物理研究所磁學(xué)實驗室M07組博士后何至東為論文第一作者，張穎研究員為通訊作者，該工作得到中國科學(xué)院物理研究所、北京科技大學(xué)、北京理工大學(xué)和安徽大學(xué)的大力支持，國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委青A項目、科學(xué)中心項目、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃、博新計劃A類等項目的資助。

編輯：LYang