理工學院周艷教授團隊在《自然通訊》發表研究論文

2017-12-09 新聞
港中大（深圳）周艷教授團隊在《自然通訊》發表揭示阻挫磁性材料拓撲磁結構的新奇動力學的研究論文 ? ? ? ? ? 由港中大（深圳）理工學院周艷教授領導的、來自中日的科學家及研究人員揭示了阻挫磁性斯格明子與普通鐵磁材料中的斯格明子完全不同的動力學特征。港中大（深圳）研究助理張溪超和在讀博士研究生夏靜以第一作者身份將研究結果發表在《自然通訊》雜志。 ? ? ? ? 2016年諾貝爾物理學獎頒發給因在拓撲相變和物質的拓撲相方面的發現和貢獻的David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz教授。隨著這一獎項的頒出，拓撲這個抽象復雜卻又與自然世界存在緊密聯系的概念也漸漸映入人們的視野。在磁學領域中，一種獨特磁疇壁結構的動力學物理也與其自身的拓撲結構息息相關。這種磁性結構被稱作磁性斯格明子（magnetic skyrmion）。 ? ? ? ? 磁性斯格明子是一種具有非零整數拓撲數的納米磁結構，廣泛存在于各種磁性材料中，可以被電流和磁場等操控。由于具備納米量級的尺寸以及受拓撲保護等優勢，磁性斯格明子在高密度信息存儲和邏輯運算等自旋電子相關領域具有十分廣闊的應用前景。因此，對磁性斯格明子動力學物理的基礎研究，將為今后基于可控磁性斯格明子的自旋電子器件的研發鋪下基石。 ? ? ? ? 近期，由來自香港中文大學（深圳）理工學院周艷教授領導的、包括來自中國和日本的科學家深入研究了阻挫磁性材料中的斯格明子與反斯格明子，揭示了阻挫磁性斯格明子與普通鐵磁材料中的斯格明子完全不同的動力學特征。該項研究工作在《自然通訊》雜志（Nature Communications）發表，文章的第一作者是香港中文大學（深圳）的研究助理張溪超，共同第一作者是同校在讀博士研究生夏靜。 阻挫磁性材料中的斯格明子與反斯格明子 ? ? ? ? ? “螺旋性是阻挫磁性斯格明子的一個可控自由度”，港中大（深圳）研究助理張溪超說道。“在普通鐵磁材料中，磁性斯格明子的基態螺旋性不存在簡并，而在阻挫磁性材料中，磁性斯格明子的螺旋性具有兩個簡并基態。我們可以利用螺旋性鎖定-解鎖轉換機制來調控這兩個簡并基態”。 ? ? ? ? “我們此項研究也闡述了阻挫斯格明子與阻挫反斯格明子之間的相互作用，解釋這些基礎物理現象對實際應用產品的開發具有指導意義和參考價值”，港中大（深圳）周艷教授解釋道。他還指出，阻挫磁性斯格明子和反斯格明子可以用于構建邏輯運算器件，這也是他的科研團隊一直在從事的研究。此項目受到國家自然科學基金面上項目，深圳市政府科創委研究項目，以及深圳市龍崗區政府重點實驗室項目的鼎力支持。港中大（深圳）校領導以及學院領導對年輕老師的科研及課題組建設提供了有利條件，在人財物、技術、后勤、學術交流等多方面給予初創團隊大力支持，同時港中大（深圳）也為學校師生提供了多樣化的國際化合作交流平臺，有利于各科研團隊開展各方面的國際化合作。學校各個行政部門的高效率服務為教授們節省了大量的時間，使得教授們可以專心學術研究及教學。 ? ? ? ? 周艷教授特別提到，這篇文章中的絕大部分研究工作是由第一作者港中文大學（深圳）的研究助理張溪超和博士生夏靜開展的，導師只是給予了大方向上的指引。 周艷教授（中間）與學生們在港中大（深圳）2017逸夫書院正式晚宴上合影 ? ? ? ? ? 此外，港中大（深圳）的應用自旋電子學實驗室團隊在2017年還有兩項斯格明子方面的學術成果，分別發表在《新物理學報》（New Journal of Physics）和《應用物理學報》（Journal of Applied Physics）上。發表在《新物理學報》的文章是港中大（深圳）與德國科隆大學的合作研究成果，文章的第一作者是港中文（深圳）的研究助理張溪超。該篇文章報道了磁性斯格明子與自旋波的相互作用。另一篇發表在《應用物理學報》的文章是港中大（深圳）與北京航空航天大學趙巍勝教授團隊以及日本信州大學劉小晰教授研究室的合作研究成果，文章的第一作者是港中大（深圳）在讀博士研究生夏靜。該篇文章報道了基于磁性斯格明子的微波應用。港中大（深圳）應用自旋電子學實驗室取得的這一系列研究成果為構建未來新型的信息存儲和大數據處理設備（如非易失計算設備）提供了重要理論依據。 周艷教授（右二）與學生們合影 ? 周艷教授簡介 教育背景： 中國科技大學理學學士 香港理工大學碩士 瑞典皇家理工學院博士 ? 發表論文： X. Zhang et al., Skyrmion dynamics in a frustrated ferromagnetic film and current-induced helicity locking-unlocking transition, Nature Communications 8, 1717 (2017). DOI: 10.1038/s41467-017-01785-w. X. Zhang et al., Motion of skyrmions in nanowires driven by magnonic momentum-transfer forces, New Journal of Physics 19, 065001 (2017). DOI: 10.1088/1367-2630/aa6b70. J. Xia et al., A microwave field-driven transistor-like skyrmionic device with the microwave current-assisted skyrmion creation, Journal of Applied Physics 122, 153901 (2017).?