可制造磁單極子的材料新組合

材料牛注：坡莫合金 + 超導點 → 類磁單極子、斯格迷子態，Sergio Valencia博士（HZB）的新發現，跟著小編一起來看看吧！

X-PEEM圖像顯示了覆有坡莫合金薄膜的超導點中磁疇的方向（虛線正方形內），其中左圖是寫入過程前，右圖是寫入過程后。在這一樣品中可看到磁疇重新分布為磁單極的花樣（右圖中箭頭所示）。

BESSY II的一個國際合作項目發現了一個刻錄特殊磁場分布（如鐵磁薄膜中的磁單極子）特征的新方法。這種非傳統的磁疇方向可能為節能數據存儲的設計開拓出新的道路。新材料系統由覆蓋著極薄坡莫合金（鐵鎳導磁合金）膜的超導YBaCuO點規則陣列構成。短時的外加磁場使超導點內產生超電流。這些電流產生一個復雜的磁場分布，刻在其上的坡莫合金薄膜上。這一成果發表在Advanced Science上。

磁性圖如單極或斯格迷子態（穩定旋渦）的物質是用于高效節能的快速數據存儲器的理想選擇。然而，獲得并操縱這種磁結構并不是那么容易。HZB的Sergio Valencia博士和他的同事們在與巴塞羅那的材料科學研究所的合作研究中發現了一個有趣的新材料系統。該樣品由超導YBaCuO點的規則陣列構成，直徑約20μm且有不同的幾何形狀。Valencia和他的團隊在這些微結構上覆蓋了坡莫合金（磁性鐵鎳合金）薄膜。

復雜的磁性圖

實驗是在使YBaCuO成為超導態的低溫下（50 K）進行的。為改變坡莫合金內的磁疇，在垂直于樣品表面的方向施加了短時的外磁場。此外加磁場不足以使坡莫合金內的磁疇重新分布，從而使超導點內產生所謂的超電流。即使去除外加磁場，該超導電流仍然持續存在，并自己產生了復雜的磁場花樣。

正是這種磁性圖，使得頂層坡莫合金內磁疇重新分布。讓所有磁疇重新分布為指向或遠離共同中心的形式是完全可能的，類似于磁單極子。Valencia和他的同事們能通過BESSY II的X射線光電子發射顯微鏡（X-PEEM和XMCD）操控坡莫合金內的磁疇。

磁單極子和斯格迷子態

計算機模擬再次證明了坡莫合金薄膜內的磁性圖是怎樣通過與超導點的互動而形成的。選擇不同的幾何形狀和陣列可以產生和控制大量的特殊磁性圖，類似于磁單極子以及斯格米子態（一種穩定的漩渦）。Valencia說：“我對于推進這種模式小型化而使得其在磁存儲器實現應用的可能性十分看好。更進一步的說，我們甚至有一些關于如何在室溫下穩定這種磁性結構的想法。”

原文鏈接：New Combinations of Materials for Producing Magnetic Monopoles。

本文由材料人編輯部楊樹提供素材，趙玲編譯，點我加入編輯部。