近期，我国科学技术大学与我国科学院强磁场科学中心、山西师范大学、西安交通大学、河南大学、河南省科学院等单位协作，在二维新式量子磁体斯格明子元激起的理论与试验研讨中获得重要展开，提出“拓扑克尔效应（TopologicalKerrEffect, TKE）”的概念。该效果4月4日以“Topological Kerr effects in two-dimensional magnets with broken inversion symmetry”为题在线发表于物理学闻名期刊《天然·物理》（《Nature Physics》）。我国科大世界功用资料量子规划中心拜访博士后李肖音博士、新近结业的强磁场中心刘财兴博士和我国科大张颖博士为一起榜首作者；我国科大张振宇教授、向斌教授以及强磁场中心盛志高研讨员为一起通讯作者。

　　斯格明子（Skyrmion）的概念起源于粒子物理，后被大范围的应用于描绘凝聚态磁性资料中一类共同的拓扑元激起，其自旋在实空间以旋涡状或环状摆放，并全体具有非平凡拓扑特性，可成为新一代磁存储及逻辑器材的信息载体。关于斯格明子的表征，电学丈量中的拓扑霍尔效应（Topological Hall Effect, THE）常作为其存在的有力判据之一，但电学丈量一般仅适用于金属系统。跟着拓扑磁性资料的有用拓宽，范畴火急地需求展开适用于更多系统的表征手法，尤其是针对非金属系统斯格明子的表征。

　　图1.展现与凝练“拓扑克尔效应”的资料系统与物理进程。（a）新式二维磁性资料CrVI6的空间反演对称破缺晶体结构及其DM相互效果示意图。（b）SiO2/Si衬底上的薄层样品的原子力显微镜图画，色彩代表样品不一样的区域的厚度改变。（c）不一样的温度下的磁光克尔回线，低温下展现出奇特反对称“凸起”。（d）理论模仿磁场辅佐下的局域磁矩散布，展现出点状和条带状磁斯格明子。（e）理论核算的磁光克尔回线年，科学家们初次在试验中发现二维铁磁资料CrI3

　　3，引起范畴的广泛重视。在此根底上，该团队前期经过榜首性原理核算预言了一类与CrI3同构（晶体结构可参阅图1a）并具有非平凡拓扑电子态的新式二维铁磁性资料CrMX6（M=Mn, V; X=I, Br）。在最新的工作中，研讨团队使用化学气相输运法成功合成了高质量二维CrVI6单晶，经过磁光克尔效应（MOKE）表征了该系统薄层样品（图1b）的磁性结构并观察到系统性奇特“凸起”（图1c）。该特征与块体的M-H磁滞回线彻底不同，却与金属磁斯格明子系统的拓扑霍尔效应高度类似。该团队的理论剖析也标明，两种磁性原子Cr与V的共存会导致中心反演对称性破缺，并在自旋轨道耦协效果下诱导出很强的Dzyaloshinskii–Moriya (DM)相互效果（图1a），然后具有发生拓扑磁结构——斯格明子的条件。随后，经过原子标准的磁动力学模仿（图1d）和理论核算（图1e），提醒出斯格明子的“拓扑荷”关于光电场下传导电子的散射是光学克尔角在磁翻转进程中呈现“凸起”信号的微观原因。小组成员我国科大陆轻铀教授研讨组经过磁力显微镜成像试验，观察到CrVI6中带状磁结构演化为点状磁结构的磁场与磁光克尔“凸起”对应的磁场共同，进一步佐证了该光学克尔信号的拓扑特点。根据上述研讨，团队凝炼了“拓扑克尔效应”这一中心概念，并提出了使用光学手法展开拓扑磁结构无损/非侵入式勘探的新计划。该计划根据交变光电场，不光能够对非金属系统中的斯格明子和其它拓扑元激起展开空间分辩、无损、非触摸式勘探，并且在原理上还能够包括金属系统，为提醒拓扑磁结构的微观机理供给有力的物理根底与表征计划。

　　（合肥微标准物质科学国家研讨中心世界功用资料量子规划中心、化学与资料科学学院、我国科学院量子信息与量子科学技术创新研讨院、科研部）