近日，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置（SHMFF）用戶、研究員張蕾課題組，在手性磁孤子研究方面取得進展。針對層狀手性磁孤子材料MnNb₃S₆和YbNi₃Al₉，研究人員利用強磁場中心的ESR等設備對其手性磁孤子的微波響應和臨界行為進行研究，相關成果分別以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“準粒子”磁構型，表現為扭結狀的拓撲磁結構。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果，其形成條件苛刻，一般形成于具有層狀結構的單軸非中心對稱晶體中，目前僅在MnNb₃S₆和YbNi₃Al₉等少數體系中發(fā)現。在這類材料中會產生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，可以通過磁場、壓力、微波、電流等手段對其進行調控，在自旋電子器件領域具有潛在的應用價值。

　　由于手性磁孤子材料對微波具有特定的響應，研究人員利用SHMFF所屬ESR等手段，對MnNb₃S₆的微波響應行為和機制進行研究，揭示手性磁孤子對微波的各向異性響應行為。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研發(fā)計劃、國家自然科學基金、強磁場聯合基金、中科院高端用戶基金等的支持。