Skyrmion是Tony Skyrmion于1961年提出的一种假想的粒子，它是一种拓扑非平庸态，具有孤子的特征。Skyrmion的周期性排列形成Skyrmion晶体。在磁性材料中，Skyrmion特指一种拓扑自旋结构，在该结构中，周围磁矩将围绕中心旋转。Skyrmion晶体预期将产生拓扑霍尔效应和特殊的自旋动力学。已有实验表明，仅需要很小的电流即能驱动Skyrmion的运动，因此，Skyrmion晶体又可以看作是一种新型的自旋电子学材料而引起人们的广泛关注。
由于Skyrmion晶体的特殊磁结构，通常认为它需要Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用诱导才能产生，而大多数材料中的DM相互作用都比较弱，仅有很少的几种材料可以形成 Skyrmion晶体。此外，实验上观测到的Skyrmion晶体只存在于很窄的温度和磁场区域，到目前为止还没有室温下的报导。这些严重地阻碍了对Skyrmion晶体的深入研究和应用探索。
丁海峰教授课题组和吴镝教授课题组合作，从理论上提出了一种构建人工二维Skyrmion晶体的方法。该方法将具有垂直各向异性的磁性薄膜和具有磁涡旋态的纳米盘阵列有机地结合起来，通过特殊的磁场处理即能产生人工二维Skyrmion晶体，并且进一步通过微磁学模拟验证了该方法的可行性。研究表明，通过这种方法构建的Skyrmion晶体不仅可以稳定在较宽的温度和磁场区域，甚至包括室温和零磁场。同时该方法还不需要材料具有内禀的DM相互作用。该方法的提出对于未来Skyrmion晶体的深入研究和实际应用提供了一种全新的途径，同时也指出了DM相互作用并不是形成Skyrmion晶体的必要条件。
该工作发表在Phys. Rev. Lett. 110, 167201 (2013)上，孙亮博士为该论文第一作者。该工作得到科技部量子调控计划及国家基金委的资助。（物理学院 游彪）
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