近日，中科院強磁場科學中心科研人員與韓國科研人員聯(lián)手，在新一代磁記憶的數(shù)據(jù)儲存設備研究中獲得突破性進展，在國際上首次在氧化物薄膜中直接觀測到斯格明子。據(jù)介紹， 斯格明子被普遍認為是未來數(shù)據(jù)存儲(類似于內(nèi)存、硬盤)的理想材料。

這一國際合作的科研成果，近日發(fā)表在國際著名期刊Nature Materials上。

高密度、快速、低成本的數(shù)據(jù)存儲是當今信息革命最重要的基礎之一。在過去的50年里，由于磁存儲設備的快速發(fā)展，硬盤驅(qū)動器已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷臄?shù)據(jù)存儲設備。

然而，目前由于個人電子設備的快速發(fā)展和大數(shù)據(jù)分析的需要，當前主要基于硅微電子和磁隧道結的磁存儲器件越來越無法滿足人們在存儲密度和速度上的需要。因此，材料科學家和凝聚態(tài)物理學家總是渴望為下一代磁記憶設備尋找新的磁系統(tǒng)。

磁性斯格明子是一種有著粒子性質(zhì)的自旋保護結構，其尺寸可以小到甚至只有幾納米，有著拓撲保護的穩(wěn)定性，并且能被極低功率的自旋極化電流所驅(qū)動。由于這些引人注目的特性，磁性斯格明子被普遍認為可能成為下一代磁存儲器件中的理想數(shù)據(jù)存儲單元。

來自韓國關聯(lián)電子系統(tǒng)研究中心的Noh等人制備出一種氧化物薄膜，通過霍爾測量可以預測系統(tǒng)中可能存在有斯格明子。為了驗證這一點，一個直接的微觀成像研究就顯得尤為重要。

中科院強磁場中心的陸輕鈾課題組首先將樣品零場冷到4.5K，利用自主研發(fā)的該高靈敏磁力顯微鏡，直接觀測到了該系統(tǒng)中的斯格明子， 這也是首次在氧化物薄膜中觀測到斯格明子。同時，也測量出該體系中斯格明子的尺寸分布，密度變化，及其微觀動力學行為。

另悉，該自主研發(fā)的高靈敏磁力顯微鏡，可在4.5K-300K和18/20T 磁場下對微觀磁結構進行調(diào)控與成像，可對3um小樣品進行精準定位與測量，并能對3-5層的少數(shù)原子或單胞層磁性樣品實現(xiàn)磁結構成像，這是國際上迄今達到的最高水平。