IT之家 11 月 23 日消息，IT之家從華南理工大學官方公眾號獲悉，該校教授取得突破性發(fā)現(xiàn)！華南理工大學鄭風珊教授聯(lián)合德國于利希研究中心 Nikolai S. Kiselev 博士和瑞典烏普薩拉大學 Filipp N. Rybakov 博士等學者，共同在晶體中直接觀察到磁霍普夫子（Hopfion）。相關(guān)成果以“Hopfion rings in a cubic chiral magnet”為題發(fā)表在 Nature 上。
其中，鄭風珊教授為通訊作者兼第一作者，Nikolai S. Kiselev 和 Filipp N. Rybakov 為共同通訊作者；華南理工大學為第一完成單位。
“霍普夫子”以德國數(shù)學家海因茨-霍普夫（Heinz Hopf）的名字命名，其概念由來可追溯到由英國物理學家托尼-斯凱爾姆（Tony Skyrme）在 1962 年首次提出的“拓撲孤子”。2009 年，科學家首次在磁體中發(fā)現(xiàn)了拓撲孤子，為了紀念 Skyrme，將其稱為 Skyrmion（斯格明子）。
一般認為，磁斯格明子是由電子自旋在空間上構(gòu)成的一類二維旋渦狀結(jié)構(gòu)，從樣品上表面貫穿到下表面，形成了斯格明子弦（String）。理論上，如果把兩個末端連接起來，會進一步形成一類三維拓撲磁孤子 —— 磁霍普夫子。但目前為止，實驗上尚未發(fā)現(xiàn)強有力的證據(jù)表明磁霍普夫子的存在。
該聯(lián)合團隊利用了透射電子顯微鏡磁成像技術(shù)和微磁學計算，在立方鐵鍺合金中觀察到了與斯格明子弦耦合的霍普夫子，并提供了誘導產(chǎn)生這類霍普夫子的實驗方法，取得了高度可重復的實驗結(jié)果。該形核方法通過改變外部磁場的方向，同時保證磁場足夠弱，以確保斯格明子弦在轉(zhuǎn)換過程中保持完整，也得保證磁場足夠強，足以改變樣品邊緣材料的磁狀態(tài)；通過來回切換磁場方向，這種邊緣調(diào)制的閉合磁結(jié)構(gòu)會持續(xù)穩(wěn)定存在，進一步通過增加磁場強度，形成與斯格明子弦耦合的霍普夫子。
此外，本研究也提供了統(tǒng)一的斯格明子-霍普夫子的同倫（homotopy）分類，并深入探討了手性磁體中拓撲孤子的多樣性。這一突破性發(fā)現(xiàn)為未來磁性材料、自旋電子學和非傳統(tǒng)計算等領(lǐng)域的發(fā)展提供新思路，也為新型功能器件的設(shè)計和開發(fā)提供了有力支持。
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