清華新聞網9月15日電 9月14日，清華大學物理系、低維量子物理國家重點實驗室江萬軍助理教授應邀在物理類綜述期刊《物理報導》（Physics Reports）上在線發表綜述文章《磁性多層膜中的斯格明子》（「Skyrmions in magnetic multilayers」 ）。
該綜述文章詳實地討論了當前斯格明子材料體系的研究趨勢，包括斯格明子的物理起源、材料設計與優化、拓撲輸運物理、原型功能器件，同時也指出了本領域內面臨的挑戰。
近年來隨著拓撲量子材料的蓬勃發展，磁學領域內也衍生出了一個新興的學科——拓撲自旋電子學。拓撲自旋電子學以尋找、研究、利用新型拓撲自旋結構為核心，其典型研究對象為自旋實空間中具有拓撲保護屬性的磁性斯格明子（magnetic skyrmion）。來源於其拓撲特性，微納米尺度的斯格明子可以被非常微弱的電流高效驅動。因而被業界認為是下一代高密度、高速度、低耗能、非易性自旋存儲器件中的優良信息載體。在潛在產業應用的同時，斯格明子實空間自旋拓撲態也給予了豐富的拓撲輸運物理現象，譬如拓撲霍爾效應（topological Hall effect）、新興磁電動力學（emerging magneto-electrodynamics）、斯格明子的霍爾效應（skyrmion Hall effect）等等。因此，對拓撲磁性斯格明子，尤其是室溫下的斯格明子的基礎研究不但能揭示、預測、理解這些有趣的拓撲量子物理，同時也能為下一代新型自旋拓撲存儲器件做好知識與技術儲備。
在此領域，江萬軍助理教授取得了一系列前期重要結果[《科學》（Science）, 349, 283 (2015)以及《自然物理》（Nature Physics）13, 162 (2017)]。該綜述文章能為更好地開發磁性斯格明子新型材料與器件、推動拓撲自旋電子學的發展理清思路。
磁性多層膜中斯格明子的特徵優勢。
圖A所示為具有界面反演對稱破缺的磁性雙層膜。圖B所示為該材料體系中的奈耳態斯格明子（左）。及其拓撲圖像（右）。該材料體系中的強自旋霍爾效應（圖C），可以用來高效操控磁性斯格明子（圖D）。
該項工作得到了科技部重大研發計劃、清華大學人才引進計劃、清華大學低維量子物理國家重點實驗室自主科研計劃以及北京未來晶片技術高精尖創新中心的經費資助。該論文的第一作者和通訊作者均為清華大學物理系江萬軍助理教授。合作作者包括：美國加州大學戴維斯分校物理系的陳宮博士、劉凱教授，美國新罕布夏州大學物理系的臧佳棟教授，美國阿貢國家實驗室材料學部的蘇珊·菲特豪斯（Suzanne te Velthuis）以及阿克薩·霍夫曼（Axel Hoffmann）博士。
文章全文連結：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157317302934
供稿：物理系 編輯：徐靜