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磁性斯格明子（magnetic skyrmions）是具有拓撲保護特性的渦旋狀自旋結構，被學界認為是實現高效納米級存儲與邏輯器件的理想候選者。近年來，磁性范德華晶體因具有易剝離、在原子層或薄片尺度可維持長程鐵磁有序等特點，成為探索新穎磁性和開發(fā)自旋電子器件的新平臺。此前，在居里溫度遠超室溫的范德華鐵磁體Fe3GaTe2中，科研人員觀測到了穩(wěn)定的斯格明子晶格，并揭示了該體系中存在強垂直磁各向異性、長程偶極相互作用以及顯著的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用等關鍵物理特性。這些發(fā)現表明，Fe3GaTe2在新型信息存儲與計算器件中具有廣闊應用前景。目前，亟需實現大面積、高密度有序斯格明子陣列的可控制備，以及復雜自旋拓撲結構的精準編織。近期，中國科學院院士、中國科學院物理研究所研究員高鴻鈞團隊聯(lián)合復旦大學研究員余偉超，對室溫鐵磁體Fe3GaTe2中的斯格明子結構進行了深入研究。研究人員通過結合矢量強磁場的磁力顯微術，設計并構建了大面積、高度有序、室溫穩(wěn)定的斯格明子賽道陣列，并發(fā)展了矢量磁場分步調控方法，實現了賽道取向、有序性及斯格明子密度的有效調控。同時，研究發(fā)現，賽道陣列結構中兩類斯格明子的空間構型特征分別是貫穿樣品的斯格明子管道和浮于樣品表面的斯格明子浮子。進一步，研究揭示了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和面內磁場是構建斯格明子賽道陣列的關鍵物理機制。這一研究發(fā)展了通過矢量磁場構建和調控斯格明子賽道陣列方法，揭示了其潛在的物理機制。同時，該研究首次成功構建具有大面積、高定向性的斯格明子賽道陣列結構，為開發(fā)基于斯格明子的高通量信息器件提供新的技術路徑。相關研究成果以Controllable highly oriented skyrmion track array in bulk Fe3GaTe2為題，發(fā)表在《物理評論X》（Physical Review X）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院及北京市等的支持。論文鏈接(a)大面積高定向斯格明子賽道陣列；(b) 方向調控；(c) 矢量場分步調控及原理