近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置（SHMFF）用戶、研究員張蕾課題組，在手性磁孤子研究方面取得進(jìn)展。針對層狀手性磁孤子材料MnNb₃S₆和YbNi₃Al₉，研究人員利用強(qiáng)磁場中心的ESR等設(shè)備對其手性磁孤子的微波響應(yīng)和臨界行為進(jìn)行研究，相關(guān)成果分別以Microwave response of the chiral helimagnetic MnNb₃S₆和Critical phenomenon of the layered chiral helimagnetic YbNi₃Al₉為題，發(fā)表在Applied Physics Letters和New Journal of Physics上。

　　手性磁孤子（Chiral Magnetic Soliton）是自旋按螺旋方式排列形成的“孤子狀”的“準(zhǔn)粒子”磁構(gòu)型，表現(xiàn)為扭結(jié)狀的拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)。手性磁孤子是自旋、軌道、晶格等多種自由度之間競爭和耦合的結(jié)果，其形成條件苛刻，一般形成于具有層狀結(jié)構(gòu)的單軸非中心對稱晶體中，目前僅在MnNb₃S₆和YbNi₃Al₉等少數(shù)體系中發(fā)現(xiàn)。在這類材料中會產(chǎn)生Dzyaloshinskii–Moriya（DM）相互作用，而DM相互作用會和鐵磁交換相互作用之間產(chǎn)生競爭，從而形成螺旋形的自旋基態(tài)。在一定的溫度下，通過施加合適的磁場就可以形成手性磁孤子態(tài)。同時(shí)，可以通過磁場、壓力、微波、電流等手段對其進(jìn)行調(diào)控，在自旋電子器件領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

　　由于手性磁孤子材料對微波具有特定的響應(yīng)，研究人員利用SHMFF所屬ESR等手段，對MnNb₃S₆的微波響應(yīng)行為和機(jī)制進(jìn)行研究，揭示手性磁孤子對微波的各向異性響應(yīng)行為。此外，對另外一種手性磁孤子材料YbNi₃Al₉的臨界行為研究發(fā)現(xiàn)其各向異性的自旋耦合作用，并建立H-T相圖。

　　該研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、強(qiáng)磁場聯(lián)合基金、中科院高端用戶基金等的支持。