磁性粒子是一种具有拓扑电荷的静态稳定的磁性准粒子，近年来成为众多研究的热点，因为它们能够推动自旋电子学的发展。这些基于电子自旋的设备在能耗上显著优于传统电子设备，同时性能也非常出色。
日本理化学研究所(RIKEN)新兴物质科学中心(CEMS)、御茶水大学(Ochanomizu University)及全球其他研究机构的科学家们最近对单硅化锰(MnSi)中的skyrmions低能量激发进行了研究，MnSi是一种金属间化合物，在自旋电子学应用中展现出良好的前景。他们的研究成果发表在《自然物理学》杂志上，报告了在该材料的skyrmion晶格中观察到的不对称慢动力学现象。
“在迅速发展的自旋电子学技术领域，磁天空子这一几何上非寻常的自旋构型引起了广泛关注，”御茶水大学教授、日本理化学研究所紧急物质科学中心的负责人Hazuki Kawano-Furukawa在接受Phys.org采访时表示。
“尤其是，由于它们能够以极小的能量消耗进行控制，提供低功耗和高密度的实现，因而在非易失性存储器中具有应用潜力。实际上，已有报道显示，它们所需的能量比驱动传统磁畴的能量低几个数量级。”
多年来，Kawano-Furukawa利用中子散射技术进行了广泛的研究，这种技术通过产生的中子束获取材料结构和潜在物理动力学的信息。最近，她开始探索利用中子散射研究磁粒子动力学的可能性。
“在我开始在理研CEMS工作后，我了解到理论小组预测，当受到平行和反平行磁场的作用时，skyrmion晶体会产生不同能量的波，”Kawano-Furukawa解释道。“这激发了我通过中子散射实验证明这一现象的强烈兴趣。”
经过一系列实验，Kawano-Furukawa和她的同事们成功观察到了他们希望探测的动力学，他们使用了法国格勒诺布尔的Laue-Langevin研究所(ILL)最先进的IN15中子自旋回声光谱仪。由于这项技术依赖于复杂的实验过程，例如根据自旋方向标记入射和出射中子，以及操纵自旋方向以检测微小的能量变化，研究人员随后进行了进一步的测试以验证他们的结果。
Kawano-Furukawa表示：“实验证据证实了理论家的预测，这对该领域的研究具有重要意义。”她补充道：“我们晶体中的skyrmion像螺丝钉一样具有'手性'，因此+z和-z方向的行为应该有所不同，就像螺丝钉的头和尾一样。中子散射是唯一能够以有限的波矢量观察微电子伏特能量下的磁波动的方法，这使其成为证明所预测的激发不对称性的唯一途径。”
总体而言，这组研究人员最近的研究揭示了MnSi的skyrmion晶格中相激的不对称色散。未来，这可能为进一步发现磁性粒子的动力学铺平道路，并为自旋电子器件的发展开辟新的可能性。
Kawano-Furukawa补充说：“这项研究的成功可以被视为在提供磁性天空的动态解释方面迈出的重要一步。”她表示：“目前，我们正计划对磁性粒子的产生过程进行进一步研究。具体来说，我们的目标是研究MnSi中锥形相和skyrmion相的共存。”
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希望本篇文章《研究显示斯基子晶格中相互作用导致的不对称色散现象》能对你有所帮助！
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