本网讯（物理与光电工程学院）近日，物理与光电工程学院汤进教授等在电操控拓扑磁结构研究中取得新进展，论文以“Current-Controlled Skyrmion Number in Confined Ferromagnetic Nanostripes”为题发表在Advanced Functional Materials期刊上。
磁斯格明子是一类轴对称的涡旋状拓扑磁结构，具有局域纳米尺寸和易于驱动等特点，是新一代拓扑自旋电子学器件的理想信息载体，是磁学前沿领域研究的焦点之一。受限纳米单元中的斯格明子数（也称磁拓扑荷）的可靠性电操控是拓扑自旋电子学器件构筑的关键。
汤进教授团队长期从事拓扑自旋结构探索与功能器件原理性研究，取得了一系列原创性研究结果。他们发现了新型拓扑自旋结构：磁束子（Nat. Nanotechnol. 16: 1086 (2021)）、靶态磁泡（Natl. Sci. Rev. 8: nwaa200 (2021); ACS Nano, 14: 10986 (2020)）和斯格明子-磁泡杂化态（PRB, 107: 174425 (2023); PRB 103: 214435 (2021)）等，实现了电操控斯格明子-磁泡转变（Adv. Mater. 33: 2101610 (2021)）、零场斯格明子的产生（Nano Lett. 22: 8793 (2022)）和单斯格明子的电探测（Adv. Funct. Mater. 33: 2207770 (2023)）等。
最近，该团队与中国科学院强磁场科学中心杜海峰研究员等密切合作，开展了受限纳米条带中单斯格明子链的电操控研究。他们加工出高质量纳米条带，并通过施加纳秒脉冲电流研究单斯格明子链的动力学行为。通过调节电流密度，研究人员可以灵活的可逆的操控条带中斯格明子数目在2-15之间变化，如图1所示。结合微磁学计算，研究人员将其归因于焦耳热效应和磁滞的综合效应。
受限纳米条带中斯格明子数目的可靠性电操控可以应用于神经网络、多态随机存储等新功能器件，将推动拓扑自旋电子学的发展。汤进教授为并列第一作者兼通讯作者，安徽大学为第一通讯单位，强磁场科学中心蒋佳良博士生为并列第一作者、杜海峰研究员为共同通讯作者，物理学院田明亮和熊奕敏教授、材料学院王守国教授、合肥师范学院吴耀东高级实验师等为论文的重要合作者。
图1 通过纳秒电流大小实现灵活操控受限纳米条带中的斯格明子数目。