奥格斯堡大学(University of Augsburg)和维也纳大学(University of Vienna)的研究人员在室温下发现了Co/Ni多层磁性薄膜中任意拓扑电荷共存的磁性skyrmions和反skyrmions。他们的研究结果发表在《自然物理学》杂志上，为模拟天空的研究开辟了一种新范式。
具有任意拓扑电荷的新型自旋物体的发现有望促进基础和应用研究的进步，特别是通过它们在信息存储设备中的应用。
磁自旋是一种局部的、稳定的拓扑磁自旋结构，类似于磁性材料中的龙卷风。它们可以非常小，直径在纳米范围内，并且表现为可以移动，创建和湮灭的粒子，这使得它们适合在信息存储和逻辑设备中的“算盘”类型应用。
由Manfred Albrecht教授领导的奥格斯堡大学的一组研究人员在《自然物理》杂志上发表了题为“室温下任意拓扑电荷的偶极skyrmions和反skyrmions”的文章，他们在文章中证明，这些自旋物体只能在稳定性图中的一个独特的相位口袋中找到，其中质量因子Q的值约为1，这是由单轴磁各向异性和磁形状各向异性之间的比值给出的。
由于维也纳大学模拟小组的Sabri Koraltan及其同事在Dieter Suess教授的领导下进行了广泛的模拟，并得到了Forschungszentrum j<e:1> lich的Nikolai Kiselev博士的支持，研究人员还能够确定自旋物体可以在稳定性图中找到的确切原因，它们的潜在形成过程，以及现在也可以应用于其他材料系统的必要材料特性。
“我们对发现这些自旋物体所获得的令人兴奋的见解非常感兴趣，这些物体可以在室温下轻松制造。这是天空粒子和拓扑自旋物体领域的一个杰出的科学进步，”阿尔布雷希特说。这些纳米级的skyrmionic自旋纹理提供了额外的自由度，可以嵌入到薄膜设备中，实现从非常规计算到新存储概念的不同应用。
自旋物体的另一个非常重要的方面是自旋极化电流诱导它们的运动。当电荷电流通过导电磁性材料时，极化电子自旋将对磁化施加扭矩，称为自旋传递扭矩。这个扭矩可以使高阶天空运动起来。
“利用微磁模拟，我们可以展示对这些非凡自旋物体运动的有效控制，这为天空电子学设备开辟了进一步的机会，”来自维也纳大学计算组的博士候选人Koraltan说。
奥格斯堡大学(University of Augsburg)的洛伦兹透射电子显微镜(Lorentz透射电子显微镜)在这项研究中得到了广泛的应用，目前正在扩展到可视化这些多电荷自旋物体的电流诱导运动。
奥格斯堡大学(University of Augsburg)的博士后研究员玛丽亚姆·哈桑(Mariam Hassan)说:“在不久的将来，我们对它们运动特性的预测能在多大程度上得到实验证实，这将是非常令人兴奋的研究。”
