近日，南京大学物理学院陈宫涵养、丁海峰教讲课题组在拓扑磁学领域取得取得了新推崇。在界面DMI象征交错变化的金属多层膜体系中齐全了磁结构拓扑数Q的调控激情文学小说，在界面DMI体系中初度不雅测到了反斯格明子以及高阶斯格明子（|Q|≥1），况兼旁边氧气吸附齐全了原位的磁拓扑转念。

Dzyaloshinskii–Moriya反对称交换作用（DMI）可踏实多种拓扑磁结构，如此格明子（skyrmion）、反斯格明子（antiskyrmion）和磁女婿（meron）等。这些结构受拓扑保护，在自旋电子学中具有蹙迫应用出路。课题组系统分析了布洛赫型斯格明子、奈尔型斯格明子、反斯格明子和高阶斯格明子在块体型、界面型及各向异性型等均质DMI作用下的能量散播（图1），截止走漏前三类型不错在对应的均质DMI材料中踏实，可是，高阶斯格明子无法由均质DMI材料所指引。

图1｜各种DMI对不同斯格明子结构的踏实性分析。a–c：块体型、界面型和各向异性型DMI的DM矢量箭头地方默示。d–g：不同类型斯格明子（布洛赫型、奈尔型、反斯格明子、高阶斯格明子）对应的磁矩结构。h–k：对应结构的鸟瞰图，展示奈尔与布洛赫重量。l–o：不同DMI类型下能量密度随地方角的变化联系，揭示其踏实性特征。

基于此，咱们筹办并通过分子束外延制备出空间上DMI象征瓜代变化的磁性超薄膜[Ni/Co]n/Pd/W(110)，以期取得高阶斯格明子并齐全磁结构拓扑态的调控。旁边自旋极化粗劣电子显微镜（SPLEEM）本事，咱们在实空间不雅测到Néel型畴壁手性的空间变化从而考证了其DMI象征的瓜代变化（图2）。

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图2｜非均匀DMI调控畴壁手性。a：非均匀DMI引起的局域畴壁手性变化默示。b：W(110)上Pd条带的LEEM描写图。c：[Ni/Co]2/Pd/W(110)多层膜的合成SPLEEM彩图。d：从施行中索求的畴壁手性散播与描写图重叠。e：基于施行描写设定DMI散播的模拟截止，考证手性调控机制。

进一形态，模拟标明当非均匀DMI作用于磁泡结构时，磁结构的拓扑数Q与DMI反号领域穿过磁结构的次数n平静联系Q=1−n。施行中亦初度在界面DMI体系中不雅测到反斯格明子和高阶斯格明子的出现（图3），考证了非均质DMI材料对磁结构拓扑数的调控作用。

图3｜非均质DMI材料对磁结构拓扑数调控。a–h：模拟取得拓扑数Q=+1到−2的磁结构，对应DMI反号线穿过次数n从0至3。i：模拟中Q与n的线性联系。j–q：施行中不雅察到的不同磁结构（奈尔型斯格明子、拓扑横暴磁泡、反斯格明子、高阶斯格明子）的SPLEEM图像与手性图。r：施行统计截止，散点数字走漏每种磁结构在施行中不雅察到的事件数目，展示Q与n的联系。

王人集前期对于氧吸附调控DMI的使命[Sci.Adv.6，eaba4924(2020)]，课题组在非均质DMI体系中通过氧吸附改造DMI能量的均匀性，从而齐全了从拓扑横暴磁泡或反斯格明子到斯格明子的拓扑转念（图4）。

图4｜基于氧吸附的拓扑转念。a–b：运行拓扑横暴磁泡的SPLEEM图像及手性分析。c–d：吸附0.2ML氧气后褪色区域的图像。e–h：反斯格明子向斯格明子的拓扑转念佛过。

该恶果以《MagneticskyrmionicstructureswithvariabletopologicalchargesinengineeredDzyaloshinskii-Moriyainteractionsystems》为题，于2025年4月11日在线发表在NatureCommunications上。本项使命中，南京大学物理学院博士生牛恒为第一作家，南京大学物理学院陈宫涵养和丁海峰涵养为该使命的通信作家。该项照顾得到了南京大学东说念主工微结构科学与本事协同改进中心、固体微结构物理寰球要点施行室的救援，并取得国度要点研发计较、国度当然科学基金等经费的资助。

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https://doi.org/10.1038/s41467-025-58529-4激情文学小说

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