理工學(xué)院周艷教授團(tuán)隊(duì)在《自然通訊》發(fā)表研究論文

2017-12-09 新聞
港中大（深圳）周艷教授團(tuán)隊(duì)在《自然通訊》發(fā)表揭示阻挫磁性材料拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)的新奇動(dòng)力學(xué)的研究論文 ? ? ? ? ? 由港中大（深圳）理工學(xué)院周艷教授領(lǐng)導(dǎo)的、來(lái)自中日的科學(xué)家及研究人員揭示了阻挫磁性斯格明子與普通鐵磁材料中的斯格明子完全不同的動(dòng)力學(xué)特征。港中大（深圳）研究助理張溪超和在讀博士研究生夏靜以第一作者身份將研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》雜志。 ? ? ? ? 2016年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給因在拓?fù)湎嘧兒臀镔|(zhì)的拓?fù)湎喾矫娴陌l(fā)現(xiàn)和貢獻(xiàn)的David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz教授。隨著這一獎(jiǎng)項(xiàng)的頒出，拓?fù)溥@個(gè)抽象復(fù)雜卻又與自然世界存在緊密聯(lián)系的概念也漸漸映入人們的視野。在磁學(xué)領(lǐng)域中，一種獨(dú)特磁疇壁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)物理也與其自身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)息息相關(guān)。這種磁性結(jié)構(gòu)被稱(chēng)作磁性斯格明子（magnetic skyrmion）。 ? ? ? ? 磁性斯格明子是一種具有非零整數(shù)拓?fù)鋽?shù)的納米磁結(jié)構(gòu)，廣泛存在于各種磁性材料中，可以被電流和磁場(chǎng)等操控。由于具備納米量級(jí)的尺寸以及受拓?fù)浔Ｗo(hù)等優(yōu)勢(shì)，磁性斯格明子在高密度信息存儲(chǔ)和邏輯運(yùn)算等自旋電子相關(guān)領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。因此，對(duì)磁性斯格明子動(dòng)力學(xué)物理的基礎(chǔ)研究，將為今后基于可控磁性斯格明子的自旋電子器件的研發(fā)鋪下基石。 ? ? ? ? 近期，由來(lái)自香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院周艷教授領(lǐng)導(dǎo)的、包括來(lái)自中國(guó)和日本的科學(xué)家深入研究了阻挫磁性材料中的斯格明子與反斯格明子，揭示了阻挫磁性斯格明子與普通鐵磁材料中的斯格明子完全不同的動(dòng)力學(xué)特征。該項(xiàng)研究工作在《自然通訊》雜志（Nature Communications）發(fā)表，文章的第一作者是香港中文大學(xué)（深圳）的研究助理張溪超，共同第一作者是同校在讀博士研究生夏靜。 阻挫磁性材料中的斯格明子與反斯格明子 ? ? ? ? ? “螺旋性是阻挫磁性斯格明子的一個(gè)可控自由度”，港中大（深圳）研究助理張溪超說(shuō)道。“在普通鐵磁材料中，磁性斯格明子的基態(tài)螺旋性不存在簡(jiǎn)并，而在阻挫磁性材料中，磁性斯格明子的螺旋性具有兩個(gè)簡(jiǎn)并基態(tài)。我們可以利用螺旋性鎖定-解鎖轉(zhuǎn)換機(jī)制來(lái)調(diào)控這兩個(gè)簡(jiǎn)并基態(tài)”。 ? ? ? ? “我們此項(xiàng)研究也闡述了阻挫斯格明子與阻挫反斯格明子之間的相互作用，解釋這些基礎(chǔ)物理現(xiàn)象對(duì)實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)意義和參考價(jià)值”，港中大（深圳）周艷教授解釋道。他還指出，阻挫磁性斯格明子和反斯格明子可以用于構(gòu)建邏輯運(yùn)算器件，這也是他的科研團(tuán)隊(duì)一直在從事的研究。此項(xiàng)目受到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，深圳市政府科創(chuàng)委研究項(xiàng)目，以及深圳市龍崗區(qū)政府重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的鼎力支持。港中大（深圳）校領(lǐng)導(dǎo)以及學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)年輕老師的科研及課題組建設(shè)提供了有利條件，在人財(cái)物、技術(shù)、后勤、學(xué)術(shù)交流等多方面給予初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)大力支持，同時(shí)港中大（深圳）也為學(xué)校師生提供了多樣化的國(guó)際化合作交流平臺(tái)，有利于各科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)展各方面的國(guó)際化合作。學(xué)校各個(gè)行政部門(mén)的高效率服務(wù)為教授們節(jié)省了大量的時(shí)間，使得教授們可以專(zhuān)心學(xué)術(shù)研究及教學(xué)。 ? ? ? ? 周艷教授特別提到，這篇文章中的絕大部分研究工作是由第一作者港中文大學(xué)（深圳）的研究助理張溪超和博士生夏靜開(kāi)展的，導(dǎo)師只是給予了大方向上的指引。 周艷教授（中間）與學(xué)生們?cè)诟壑写螅ㄉ钲冢?017逸夫書(shū)院正式晚宴上合影 ? ? ? ? ? 此外，港中大（深圳）的應(yīng)用自旋電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在2017年還有兩項(xiàng)斯格明子方面的學(xué)術(shù)成果，分別發(fā)表在《新物理學(xué)報(bào)》（New Journal of Physics）和《應(yīng)用物理學(xué)報(bào)》（Journal of Applied Physics）上。發(fā)表在《新物理學(xué)報(bào)》的文章是港中大（深圳）與德國(guó)科隆大學(xué)的合作研究成果，文章的第一作者是港中文（深圳）的研究助理張溪超。該篇文章報(bào)道了磁性斯格明子與自旋波的相互作用。另一篇發(fā)表在《應(yīng)用物理學(xué)報(bào)》的文章是港中大（深圳）與北京航空航天大學(xué)趙巍勝教授團(tuán)隊(duì)以及日本信州大學(xué)劉小晰教授研究室的合作研究成果，文章的第一作者是港中大（深圳）在讀博士研究生夏靜。該篇文章報(bào)道了基于磁性斯格明子的微波應(yīng)用。港中大（深圳）應(yīng)用自旋電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室取得的這一系列研究成果為構(gòu)建未來(lái)新型的信息存儲(chǔ)和大數(shù)據(jù)處理設(shè)備（如非易失計(jì)算設(shè)備）提供了重要理論依據(jù)。 周艷教授（右二）與學(xué)生們合影 ? 周艷教授簡(jiǎn)介 教育背景： 中國(guó)科技大學(xué)理學(xué)學(xué)士 香港理工大學(xué)碩士 瑞典皇家理工學(xué)院博士 ? 發(fā)表論文： X. Zhang et al., Skyrmion dynamics in a frustrated ferromagnetic film and current-induced helicity locking-unlocking transition, Nature Communications 8, 1717 (2017). DOI: 10.1038/s41467-017-01785-w. X. Zhang et al., Motion of skyrmions in nanowires driven by magnonic momentum-transfer forces, New Journal of Physics 19, 065001 (2017). DOI: 10.1088/1367-2630/aa6b70. J. Xia et al., A microwave field-driven transistor-like skyrmionic device with the microwave current-assisted skyrmion creation, Journal of Applied Physics 122, 153901 (2017).?