港中大（深圳）首次观测到磁斯格明子霍尔效应

　　大公网9月24日讯 (记者石华) 近期，由来自香港中文大学（深圳），清华大学，阿贡国家实验室，加州大学洛杉矶分校，奥克兰大学和布林莫尔学院的众多物理研究人员组成的国际团队从实验上首次直接观测到了磁性薄膜中的斯格明子霍尔效应，并揭示了其与传统电荷霍尔效应的相似性。斯格明子霍尔效应的实验观察将有可能为其学科领域创造新的契机，例如拓扑选择等。

　　相应的实验结果于在9月19日在线发表在《自然？物理学》上。清华大学国家青年千人计划入选者江万军博士与香港中文大学（深圳）理工学院周艳教授团队研究助理张溪超为该论文的并列第一作者。周艳教授团队的贡献主要是从理论和数值模拟角度阐释实验结果。

　　磁性斯格明子是一种具有准粒子特性的拓扑自旋构形，可存在于具有螺旋交换作用的磁体中。由于其纳米尺度及驱动能耗低等特性，磁斯格明子极可能成为未来自旋电子器件的重要组成部分。理论预言电流驱动的磁性斯格明子会表现出霍尔效应的动力学行为，但实验上还未能观察到该现象。

　　周艳教授在采访中提到这项研究成果的重要性。“在传统霍尔效应中，电流驱动带电粒子将受到洛伦兹力而产生横向漂移。假如有这样一个准粒子，不带电荷但具有拓扑数，其在被电流驱动时会不会具有类似的横向漂移呢？基态磁性斯格明子的拓扑数为1，是检测这个假设的理想研究对象。在本项研究中，我们利用自旋霍尔效应产生的自选转矩驱动斯格明子在磁性薄膜中运动，让其运动从蠕动状态逐渐转变到稳直状态。在此过程中，斯格明子表现出了霍尔效应。传统霍尔效应产生的起源是电荷在外磁场中受洛伦兹力的作用，而斯格明子霍尔效应的产生原于其拓扑结构在电流驱动下受Magnus力的作用。我们发现，在室温下，电流密度小于107 A/cm2 的驱动电流引起的斯格明子霍尔角可达到15度。斯格明子霍尔效应的成功观察将会为这个新兴领域创造新的契机。”

　　团队成员张溪超也对本项研究成果作出评论。“实验观察到的斯格明子霍尔效应与理论预言的理想材料中的斯格明子霍尔效应未完全吻合，这表明斯格明子的动力学行为可能受到了真实材料中缺陷的影响。这项研究成果加深了我们对斯格明子动力学行为的理解，对今后基于斯格明子的设备的研发将起到指导作用。”

　　该论文是周艳教授团队在斯格明子物理及应用方面的代表性研究成果之一，周艳教授团队及合作者还取得其他一些具有里程碑意义的成果。