日本理研等发现磁涡旋的新形成机制,有望实现新型磁存储单元

新技术 2018年11月26日
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日本理化学研究所(简称“理研”)和北海道大学等组成的联合研究小组,发现在没有外部磁场的状态下也会产生磁涡旋,并查明了磁涡旋的形成机制。

此次的研究成果将为探索和设计具有磁涡旋特性的物质提供新的指南,同时有望以此为基础,实现以磁涡旋为信息载体的磁存储单元。

为了使利用磁结构作为信息载体的磁存储单元实现高密度和低功耗,近年来,纳米级磁涡旋结构备受关注。以前一直认为形成磁涡旋需要特殊的对称性晶体结构和外部磁场,存在物质设计困难的问题。

此次,研究小组通过中子小角散射测量发现,“Y3Co8Sn4”(Y:钇,Co:钴,Sn:锡)这种物质即使没有外部磁场也会形成磁涡旋结构。分析其原因是,源自移动电子介导的多体磁相互作用的新机制,使得该物质在没有磁场的情况下也能形成磁涡旋。

相关研究成果于11月17日发表在美国在线科学杂志《Science Advances》上。

在磁性金属中移动的电子(黄球)介导的磁相互作用引起的磁涡旋晶格示意图

图1:在磁性金属中移动的电子(黄球)介导的磁相互作用引起的磁涡旋晶格示意图

日本理研等发现磁涡旋的新形成机制,有望实现新型磁存储单元

图2:此次制作的Y3Co8Sn4单晶块状样品

在Y3Co8Sn4上观测到的中子小角散射图案和自旋排列

图3:在Y3Co8Sn4上观测到的中子小角散射图案和自旋排列

(a)在温度为2K(约-271℃)的无磁场状态下观测到的中子小角散射图案。六个点(红色)表示磁涡旋组成了三角形晶格。磁涡旋的间隔约为8nm。仿真获得的自旋排列。各箭头表示电子磁矩的方向。自旋排列以蓝色六边形圈起来的区域为单位,具有周期性结构。

文 客观日本编辑部

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