近日，北京理工大學(xué)洪家旺，王學(xué)云團(tuán)隊(duì)在應(yīng)變梯度調(diào)控磁疇研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“Strain Gradient Induced Skyrmion in a van der Waals Magnet by Wrinkling”為題，在國(guó)際權(quán)威期刊Advanced Materials上發(fā)表。該團(tuán)隊(duì)針對(duì)傳統(tǒng)磁場(chǎng)和電流生成的磁斯格明子的應(yīng)用受限的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)了一種基于應(yīng)變梯度的力學(xué)調(diào)控磁疇新策略，通過(guò)褶皺引入應(yīng)變梯度，在范德瓦爾斯磁性材料中實(shí)現(xiàn)了力學(xué)對(duì)磁微觀(guān)結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱(chēng)性調(diào)控，并提出一種無(wú)需外場(chǎng)的生成斯格明子的新方法。理論模擬表明，褶皺峰的兩側(cè)相反的面內(nèi)應(yīng)變梯度雖然具有C2對(duì)稱(chēng)性，但通過(guò)和垂直磁各向異性以及Dzyaloshinskii–Moriya相互作用之間的耦合，可對(duì)疇結(jié)構(gòu)進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)的調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)磁疇的非對(duì)稱(chēng)性演化和斯格明子的生成。該成果不僅闡明了力學(xué)荷載影響磁性微結(jié)構(gòu)的微觀(guān)機(jī)制，更為開(kāi)發(fā)無(wú)需外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)、可集成于柔性器件的斯格明子存儲(chǔ)技術(shù)提供了新的方案。

圖1 褶皺Fe3GaTe2納米片中的磁疇演化

宇航學(xué)院2022級(jí)博士生靳帥沼和2024級(jí)碩士生劉宇佳為該論文的共同第一作者，洪家旺和王學(xué)云為該論文的通訊作者，北京理工大學(xué)為論文第一單位。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，北京市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

先進(jìn)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室由洪家旺（負(fù)責(zé)人）、王學(xué)云、朱博南、趙穎濤、侯澤偉組成，圍繞先進(jìn)功能材料和結(jié)構(gòu)中的力、電、磁、熱、光等多物理場(chǎng)耦合行為，利用國(guó)家大科學(xué)裝置、人工智能等技術(shù)，在智能材料設(shè)計(jì)與優(yōu)化、智能材料制備與表征、智能超材料力學(xué)等方向開(kāi)展前沿交叉與基礎(chǔ)應(yīng)用研究。實(shí)驗(yàn)室牽頭建設(shè)北京理工大學(xué)“量子材料力學(xué)”青年科學(xué)家工作室，發(fā)表包含Science, Nature，JMPS，PRL等在內(nèi)的論文160余篇。課題組承擔(dān)科技部重點(diǎn)研發(fā)課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、基礎(chǔ)加強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域基金等十余項(xiàng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目。