合肥研究院在Skyrmion材料研究中取得進展

發布時間：2015-01-23 14:38 原文鏈接：合肥研究院在Skyrmion材料研究中取得進展

　　中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研究人員對具有Skyrmion相的螺旋磁有序MnSi體系的臨界行為進行了研究，發現MnSi在相變臨界點的臨界行為是三重臨界行為。該研究證明了該體系的自旋相互作用是長程相互作用，并計算出自旋相互作用的衰減函數。

　　對于螺旋磁有序MnSi材料，由于存在弱巡游鐵磁性、非費米液體行為、量子相變等奇特的物理性質，一直是科學家關注和研究的對象。而最近，由于在MnSi中發現了Skyrmion相，使得人們對這種材料進行了重新的認識和研究。所謂Skyrmion相是一種拓撲的渦旋自旋有序結構，由于其具有拓撲性、納米尺度、低電流驅動等特點，在自旋電子學器件方面具有重要的應用價值，而相關材料的物理研究變得非常重要。

　　強磁場科學中心副研究員張蕾等，對具Skyrmion態的MnSi材料的臨界行為進行了研究。通過對相變臨界點的磁性行為的詳細測量，并對相關數據進行擬合，得到了臨界參數。MnSi的臨界參數顯示該材料在相變臨界點的三重臨界行為。所謂三重臨界行為是指，相變的臨界點是由三個相在此交匯于一個點而形成的。通過研究發現，MnSi中的三重臨界行為是由磁場誘導發生的。在外場作用下，MnSi中的一級相變被很快抑制為二級相變，從而直接導致了三重臨界點的出現。通過實驗數據的擬合，到了誘導的三重臨界點的磁場Htr約為3200高斯。此外，研究人員通過計算，證明了MnSi中的自旋相互作用屬于長程相互作用，其自旋關聯作用的衰減函數為J(r) ≈ r?4.3。該研究成果發表于美國物理學會的Physical Review B。

　　上述研究得到了國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金和大科學裝置聯合基金的資助。