In een recent gepubliceerd onderzoek in Natuur Nanotechnologie , een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Du Haifeng en Dr. Tang Jin van High Magnetic Field Laboratory, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), rapporteerde een wetenschappelijke doorbraak nadat ze skyrmionbundels hadden gevonden, een nieuw familielid van topologische magnetische structuren.

Met behulp van Lorentz transmissie-elektronenmicroscopie (Lorentz-TEM), de onderzoeksgroep verduidelijkt, Voor de eerste keer, een soort magnetische quasideeltjes met willekeurige topologische ladingen Q, en realiseerde toen verder stroomgedreven dynamische beweging van skyrmionbundels.

Skyrmion, een vortex-achtige gelokaliseerde chirale topologische magnetische structuur, heeft de potentie om de informatiedrager te zijn die wordt toegepast in toekomstige high-performance spintronische apparaten. De topologische lading is een fundamentele parameter van magnetische domeinen en bepaalt hun topologie-gerelateerde eigenschappen. Onder de topologische structuren, waaronder skyrmionen, merons, draaikolk, en skyrmion bubbels, de topologische ladingen zijn beide één of kleiner dan één. Hoewel de theorie "skyrmion bags" en "high-order skyrmions" heeft voorgesteld als multi-Q topologische magnetische structuren, hun experimentele waarnemingen blijven ongrijpbaar.

Met behulp van 3D micromagnetische simulatiebenadering, de onderzoeksgroep stelde een nieuwe 3D multi-Q topologische structuur voor, skyrmion bundel. Skyrmion-zakken blijven bestaan ​​in het binnenste van dergelijke magnetische objecten en wenden zich tot multi-Q skyrmionen van hoge orde rond het oppervlak. Skyrmion-bundels werden vervolgens experimenteel geverifieerd door Lorentz-TEM door het veldteken van de initiële gemengde skyrmion-helix-fasen om te keren. Hun door stroom aangedreven dynamische bewegingen werden ook verder onderzocht door in-situ TEM magnetische beeldvorming. Ze vonden collectieve bewegingen en topologische tekenafhankelijkheid van Hall zijwaartse verschuivingen van skyrmion-bundels aangedreven door nanoseconde gepulseerde stromen.

Observatie van skyrmion-bundels in deze studie breidt de lading van topologische magnetische leden uit van één naar willekeurige gehele waarden en werpt de diversiteit in topologische magnetische dierentuin af. Skyrmion-bundels kunnen dienen als informatiedragers die worden toegepast in verschillende spintronische apparaten zoals multi-state geheugen en informatie-interconnect en zouden een nieuw veld van topologische spintronica moeten effenen.