禁漫天堂

近日，禁漫天堂 闫羽教授与西班牙CIC nanoGUNE BRTA 杨百顺博士合作，在二维范德华阻挫磁体晶界磁性重构与拓扑自旋织构调控方面取得研究进展。研究团队通过第一性原理计算结合原子尺度自旋模拟，成功实现了对Ni-dihalides晶界磁结构的系统分析，揭示了晶界可稳定超小尺寸斯格明子/反斯格明子及其定向输运机制。相关研究成果以 “Magnetic Reconstruction at Grain Boundaries in Ni-dihalides”为题发表在《Nano Letters》杂志上。

对于实际材料，几乎所有宏观晶体都由多晶结构组成，晶粒之间的“晶界（Grain Boundary, GB）”不可避免。对于二维范德华磁体，晶界不仅改变原子排布，还可能显著影响局域电子结构与磁交换相互作用。相比于对石墨烯、过渡金属二硫化物等材料晶界电子结构的广泛研究，二维磁性材料中晶界所引起的磁重构与拓扑自旋结构问题，仍鲜有系统探索。

在本工作中，研究团队聚焦于阻挫磁体NiX₂（X = Cl, Br, I），重点研究NiCl2等材料中的晶界磁性重构行为。由于最近邻铁磁耦合（J₁）与第三近邻反铁磁耦合（J₃）之间的竞争，Ni基二卤化物会形成螺旋自旋织构，是研究阻挫磁与拓扑磁织构的理想平台。研究发现，在晶界处，原子结构重构会形成悬挂键并抑制局域磁矩，同时诱导强反铁磁耦合的四配位Ni原子，导致两侧螺旋磁畴发生反铁磁对齐，这是一种区别于块体B20手性磁体（如FeGe）的全新磁重构机制。更为重要的是，晶界中引入的缺陷能量能够稳定超小尺寸（约 1.4 nm）的亚稳态斯格明子/反斯格明子，并将其牢固钉扎在晶界位置，即使在超过18 T的强磁场下仍保持稳定。此外，在较低磁场下，还可在畴内激发纳米级斯格明子，这些拓扑磁结构在自旋转移力矩驱动下能够沿晶界方向定向移动。该研究不仅揭示了二维范德华磁体中晶界诱导的磁重构新机制，也提出了一种可能抑制“斯格明子霍尔效应”的新策略，为低能耗自旋器件设计提供了新的结构调控思路。

本文第一作者为禁漫天堂 2024级博士研究生杨民，本文通讯作者为西班牙CIC nanoGUNE BRTA 杨百顺博士与禁漫天堂 闫羽教授。该工作得到了国家自然科学基金项目大力支持。

论文全文链接：

//doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c06310