本网讯（物理与光电工程学院）近期，安徽大学物理与光电工程学院汤进教授团队与合作者在拓扑磁结构的电调控领域取得突破性进展，研究成果以“Creating and Deleting a Single Dipolar Skyrmion by Surface Spin Twists”（DOI：10.1021/acs.nanolett.4c0460）和“Deterministic Electrical Control of Single Magnetic Bubbles in Nanostructured Cells”（DO：10.1002/adfm.202422342）为题，分别发表于《Nano Letters》和《Advanced Functional Materials》期刊。第一篇论文第一作者为汤进教授，汤进教授、合肥师范学院吴耀东高级实验师和中国科学院强磁场科学中心杜海峰研究员为共同通讯作者；第二篇论文的第一作者为安徽大学蒋佳良博士后，通讯作者包括吴耀东高级实验师、杜海峰研究员与汤进教授；上述两篇论文的第一完成单位均为安徽大学，重要合作者还包括物理学院田明亮教授、熊奕敏教授及材料学院王守国教授等。
拓扑磁结构是磁性材料中具有涡旋状磁矩排列的新型纳米尺度磁结构，因其类粒子特性及拓扑磁电效应，被视为下一代高密度、低功耗自旋电子器件的核心存储单元。然而，如何在强受限功能单元中实现对单个拓扑磁结构的精准电调控，是拓扑自旋电子学领域的关键难点之一。
汤进教授团队长期深耕拓扑磁结构的构筑与调控研究，已在磁束子的电调控【Nat. Nanotechnol. 16: 1086 (2021)、Nat. Commun. 15: 3391 (2024)、Nano Lett. 25: 3282 (2025)】、斯格明子-磁泡态的电学可控拓扑转变【Adv. Mater. 33: 2101610 (2021)】、斯格明子零场的电学可控生成【Nano Lett. 22: 8793 (2022)】、单斯格明子链的电调控【Adv. Funct. Mater. 33: 2304044 (2023)】以及单斯格明子的电探测【Adv. Funct. Mater. 33: 2207770 (2023)】等方面取得了系列原创成果。近期，团队联合中国科学院强磁场科学中心杜海峰研究员、合肥师范学院吴耀东高级实验师等合作者，聚焦强受限纳米单元内单个斯格明子与磁泡的动态调控，提出创新解决方案。
研究团队通过制备高质量纳米方块器件功能单元，结合纳秒级脉冲电流原位调控技术，系统探究了表面磁畴重构、自旋转移力矩、焦耳热效应与磁滞行为的协同作用机制，发现非一致磁化的表面磁畴可作为形核种子，在自旋力矩作用下生成拓扑磁结构。利用该物理机制，实验表明，通过调控电流密度，可在万次循环操作中实现单个斯格明子与磁泡的零误差写入与擦除，并验证了单磁泡磁电信号转换的可行性。这些成果为拓扑自旋电子器件的功能化设计提供了关键技术支持，尤其为基于斯格明子和磁泡的随机存储器的开发奠定了原理基础。
图1 基于电调控单个拓扑磁结构的操作，为拓扑磁随机存储器设计提供新思路。