研究小组首次在室内条件下构造出被称为斯格明子态的奇特环形磁场效应。这项成功促进了斯格明子态在实际数据存储和其他新型磁性和电子技术方面的应用。

放置在钴-钯薄膜(浅紫色背景)上的磁化钴磁盘(红色)可以将环状磁矩(橙色箭头)传递到下面的薄膜，在薄膜中构造出斯格明子态(紫色箭头)，室温稳定的斯格明子态可能会对计算机存储系统很有用。

(图片来源:国家标准和技术研究院Dustin Gilbert)

斯格明子能为你做些什么？迄今为止，这些幽灵般的量子环，只在极端实验室条件下被发现，也许会成为一种新型计算机存储的基础，永远不会丢失它所存储的数据。

奇特的环形磁场效应，目前由国家标准和技术研究院(NIST)科学家们参与的研究小组以一种简单的方法研究出来，实现在室温条件下构建磁性斯格明子态。这项成功促进了斯格明子态在实际数据存储和其他新型磁性和电子技术方面的应用。

如果你熟悉粒子物理学，你可能会认为斯格明子是一种粒子；毕竟，它们听起来很像费米子，一类包括质子和中子的粒子。但斯格明子不是基本的物质组成部分；它们是一种以提出物理学家名字命名的效应。最近，磁斯格明子态还只有在极低温和强磁场条件下出现。

在磁体中每个原子中的磁力被物理学家称为“磁矩”，所有的磁矩像微型指南针一样排列并指向同一个方向。但在极端条件下，相反，某些磁性材料(如MnSi或FeCoSi)的磁矩变成弯曲和扭曲的环状。这些不寻常的特点具有免受外界影响的弹性，意味着它们存储的数据不会被轻易损坏，甚至不会受到杂散磁场或材料缺陷的影响。因此，磁斯格明子态有望成为信息存储器系统和其他纳米电子设备的基础。

传统斯格明子态的应用障碍是极端的实验室形成条件。最近，科学家只在低温条件下看到了磁斯格明子态。NIST的Dustin Gilbert是加利福尼亚大学Kai Liu实验室的一名研究生，他们不仅设计了一种制备量子材料的方法，而且他们的创新可在室温下保持稳定，没有磁场。

国家标准和技术研究院的科学家们花费了很长时间确认斯格明子态的存在。构建斯格明子态需要在钴钯薄膜上放置微型磁化钴磁盘阵列；NIST中子研究中心(NCNR)刚刚开发了一种先进的极化中子反射计，非常适合于实验室的研究结果。与NCNR的科学家们合作，研究团队利用中子透过磁盘看到了下面的斯格明子态。在NIST纳米科技中心(CNST)和劳伦斯伯克利实验室，研究团队还捕获了磁盘阵列上旋转排列的图像。

Gilbert表示，这项发现会吸引那些对自旋电子学感兴趣的人，自旋电子学想要把如斯格明子态的磁效应运用到信息存储和处理领域。

“已经被讨论的观点是，例如，你可以把这些稳定磁束放到单独的文件中并读取它们的数据。优势是与自旋电子学提出的所有方法相比，你将需要更少的能量操控它们，”Gilbert说，他最近开始在NCNR读博士后。“接下来我们需要做的是如何使它们四处移动。但是现在，我们可以开始探索如何在技术中使用斯格明子态，研究空间已经打开。”

新材料在线编译整理——翻译：Grubby     校正：摩天轮