華南理工大學學者首次實驗發現磁霍普夫子 發生了什么

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突破性發現！華南理工大學鄭風珊教授聯合德國于利希研究中心Nikolai S. Kiselev博士和瑞典烏普薩拉大學Filipp N. Rybakov博士等學者，共同在晶體中直接觀察到磁霍普夫子（Hopfion）。相關成果以“Hopfion rings in a cubic chiral magnet”為題發表在國際學術期刊《自然》（Nature）上。

其中，鄭風珊教授為通訊作者兼第一作者，Nikolai S. Kiselev和Filipp N. Rybakov為共同通訊作者；華南理工大學為第一完成單位。

霍普夫子以德國數學家海因茨-霍普夫（Heinz Hopf）的名字命名，其概念由來可追溯到由英國物理學家托尼-斯凱爾姆（Tony Skyrme）在1962年首次提出的“拓撲孤子”。2009年，科學家首次在磁體中發現了拓撲孤子，為了紀念 Skyrme，將其稱為Skyrmion（斯格明子）。

一般認為，磁斯格明子是由電子自旋在空間上構成的一類二維旋渦狀結構，從樣品上表面貫穿到下表面，形成了斯格明子弦（String）。理論上，如果把兩個末端連接起來，會進一步形成一類三維拓撲磁孤子——磁霍普夫子。此前，實驗上尚未發現強有力的證據表明磁霍普夫子的存在。

該聯合團隊利用了透射電子顯微鏡磁成像技術和微磁學計算，在立方鐵鍺合金中觀察到了與斯格明子弦耦合的霍普夫子，并提供了誘導產生這類霍普夫子的實驗方法，取得了高度可重復的實驗結果。此外研究也提供了統一的斯格明子-霍普夫子的同倫（homotopy）分類，并深入探討了手性磁體中拓撲孤子的多樣性。這一突破性發現為未來磁性材料、自旋電子學和非傳統計算等領域的發展提供新思路，也為新型功能器件的設計和開發提供了有力支持。

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