本网讯（材料科学与工程学院 周乾坤）具有一定拓扑数的不同类型的拓扑保护的自旋织构，如斯格明子、反斯格明子及霍普夫子等有望用于高密度、低能耗的新型磁信息存储当中，而非共线磁结构是形成拓扑自旋结构的必要条件。近年来，研究人员在稀土基中心对称体系当中发现的多拓扑荷自旋结构，在电流驱动下具有较大的Skyrmion Hall效应。为降低驱动电流阈值及避免Skyrmion Hall效应，半整数的拓扑半子如麦韧，成为磁信息存储及自旋电子学的研究热点。基于此，王守国教授团队利用原位洛伦兹透射电镜原位观察到Tb-Co-Si材料当中自发的高密度（反）麦韧链，利用第一性原理及微磁模拟揭示了稀土原子Tb的非共线结构是形成拓扑（反）麦韧连的主要原因。相关研究成果以“Spontaneous Topological (Anti)meron Chains in the Domain Walls of Centrosymmetric Rare-Earth Magnet”发表于材料学科顶级期刊《Advanced Functional Materials》（DOI：10.1002/adfm.202314127）。安徽大学材料科学与工程学院许家旺副教授和博士生王黎明为本文第一作者，王守国教授和中国科学院物理研究所张颖研究员为通讯作者。
图1: Tb-Co-Si磁体自发磁畴结构转变，相变过程当中原位观察到自发高密度拓扑（反）麦韧链。
低温磁制冷技术具有高效、环保、节能等优势，在液氦液氢等方面具有极大的应用价值。稀土基合金材料由于表现出丰富的磁性及复杂的磁相变成为优良磁制冷材料的研究对象，然而其巨磁热效应的来源及磁各向异性的内在机制以及磁相变与结构演化之间的关系尚不明确。基于此，王守国教授团队利用低Gennes factors的Er和Tm原子来调控HoCuAl磁体的磁相变和磁制冷性能。相较于母体材料，10%的Er或Tm替代，0-5T变化下的磁熵变峰值分别增加了25%和10%，相应的制冷能力分别提高了40%和20%。利用中子衍射等实验手段证实了微量Er或Tm替代显著增强的磁热效应是由于磁有序温度的降低和磁各向异性的减弱。相关研究成果以“Significant enhancement of magnetocaloric effects via tuning Curie temperature and magnetic anisotropy in rare-earth based compounds”发表于材料学科导向期刊《Applied Materials Today》（35 (2023) 101982）。安徽大学材料科学与工程学院许家旺副教授为本文第一作者，王守国教授和北京科技大学郑新奇副教授为通讯作者。安徽大学为第一通讯单位。
图2: (a，b) Ho1-xRxCuAl（R=Er或Tm）磁体在0-5T磁场变化下的磁熵变峰值，制冷能力RC，居里温度以及在5T磁场下的饱和磁矩。