拓扑磁畴结构，如磁斯格明子（Skyrmions）和双半子（Bimerons），凭借其纳米级尺寸、高稳定性和易于驱动等特性，被视为构建下一代高性能自旋电子器件的关键载体。

实现拓扑磁畴结构的超快、精准调控一直是凝聚态物理与材料科学领域的前沿热点。特别是在室温条件下实现拓扑态的可控成核，对推动其实际应用具有至关重要的意义。

近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析实验室A06组李建奇、杨槐馨团队，依托综合极端条件实验装置D4超快电镜实验站，通过洛伦兹透射电镜、飞秒激光脉冲激发及正负磁场调控等综合技术手段，系统研究了手性磁体Co₈Zn₈Mn₄中激光诱导产生的磁性双半子。

研究发现，在室温环境下，特定能量的激光脉冲可激发并诱导产生两种不同手性的布洛赫型（Bloch-type）双半子态。

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激光诱导双半子成核过程的示意图及两种双半子的磁化构型

实验进一步发现，通过调节外磁场强度，可以动态改变激光诱导产生的双半子密度，从而实现对系统拓扑荷的有效操控。结合微磁学模拟，研究团队深入探讨了激光诱导产生的双半子在不同厚度样品中的三维空间构型，证实了其拓扑属性不随厚度改变而改变；此外，研究还揭示了在垂直磁场驱动下，双半子与斯格明子之间的拓扑结构转化过程。

该研究不仅在实验上验证了在面内磁化背景下利用激光脉冲调控拓扑磁畴结构的方案，建立了一种高效的光学单脉冲操控技术；同时也为室温自旋电子器件的设计提供了新思路，对构建下一代自旋电子学存储器与逻辑器件具有重要指导意义。

策划制作

来源丨中科院物理所

责编丨何雨濛

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