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单厚 SrRuO3 层中的拓扑霍尔效应...
因此与磁场成正比。异常霍尔效应 (AHE) 与铁磁体中的磁化有关，磁化通常源于动量空间中的 Berry 相。[3] 然而，发现一种新型霍尔效应既不依赖于磁场也不依赖于磁化。它起源于标量自旋手性 χ ijk = S i × ( S j × S k )，由非共面或非共线自旋配置（例如螺旋、畴壁或 skyrmion）产生。[3,5,6] 当传导电子穿过非共面自旋结构时，会在实空间中产生量子力学 Berry 相，并与虚拟磁场相关。该场是这种特殊霍尔效应的起源，称为拓扑霍尔效应 (THE)。 [3] 在大多数情况下，THE 的形成是由非零的 Dzyaloshinskii–Moriya 相互作用 (DMI) 驱动的，这需要强自旋轨道耦合 (SOC) 的存在和反演对称性的破坏。因此，由 skyrmions 诱导的 THE 首次在非中心对称的 B20 化合物（如 MnSi、MnGe 和 FeGe）中观察到。[7–10] 由于拓扑自旋的存在，THE
在化学复杂合金中观察拓扑厅效应
拓扑结构效应（）是手性自旋纹理的运输响应，因此可以用作检测和理解这些非常规磁序的强大探针。到目前为止，仅在非中心人对称系统中观察到，dzyaloshinskii-moriya相互作用稳定自旋手性，或与Ruderman – Kasuya – Kasuya – Yosida-Yosida-type相互作用的三角晶格磁铁。在这里，在Fe-Co-Ni-Mn化学复杂合金中观察到的一个明显的化学合金，其在广泛的温度和磁场上具有简单的以面部为中心的立方（FCC）结构。由于在近距离包装的FCC晶格上磁性原子的随机占用以及原子之间直接的海森贝格交换相互作用，该合金被证明具有强烈的磁性挫败感，这证明了在低温方向上出现重进入的自旋玻璃状态，并且是第一个原理计算。因此，这归因于在外部磁场下强烈的自旋挫败产生的非变化旋转手性，这与负责Skyrmion Systems的机制以及几何沮丧的磁体不同。
SPMS 2017 学术回顾
当前的研究与开发：通过适当调整竞争相的体积分数，我们实现了创纪录的巨大磁阻值（在 90 kOe 外部磁场中约为 10 15 %）。之前世界上任何地方已知的 MR% 约为 10 7 %），以及半掺杂 Sm 0.5 Ca 0.25 Sr 0.25 MnO 3 锰氧化物化合物中的超尖锐亚磁转变 [NPG Asia Materials (IF: 10.76), 10 (2018) 923]。我们仅通过调整 PLD 制备的氧化物外延 Sm 0.5 Ca 0.25 Sr 0.25 MnO 3 薄膜中的应变（应变工程）就增强了磁阻 [J. Magn. Magn. Mater. 503 (2020) 166627]。开发了采用PLD在商用热氧化Si衬底上生长优质半金属La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 超薄膜的“两步”技术，并观察到跨晶界的自旋极化传输 [J. Magn. Magn. Mater. 527 (2021) 167771]。制备了(Sm 1-y Gd y ) 0.55 Sr 0.45 MnO 3 (y = 0.5 和 0.7)化合物，并表明晶界处的自旋极化隧穿(SPT)传输机制对化合物低场磁阻的增强起着至关重要的作用 [J.Phys: Condens. Matter 33 (2021) 305601]。报道了纳米晶 (La 0.4 Y 0.6 ) 0.7 Ca 0.3 MnO 3 化合物中由粒径驱动的非格里菲斯相向格里菲斯相的改性以及磁阻的大幅增强 [J. Alloys & Compound 745 (2018) 753]。制备了铁磁性 (La 0.67 Sr 0.33 MnO 3 ) - 电荷有序 (Pr 0.67 Ca 0.33 MnO 3 )、核壳纳米结构，并在更宽的温度范围内观察到了较大的磁热熵变值 (-∆SM ) [J. Magn. Magn. Mater. 436 (2017) 97]。在室温附近观察到了 La 0.83 Sr 0.17 MnO 3 化合物中显著较大的磁热效应，可视为磁制冷材料 [Physica B 545 (2018) 438]。我们在制备的 BiGdO 3 化合物中展示了低温下的巨磁热效应（∆SM = 25 J kg -1 K -1 & ∆T= 14.8K），并解释了其由于短程磁关联的存在而产生的成因 [J. Alloys and Compounds 846 (2020), 156221]。我们利用磁热效应构建了所制备的单晶 Sm 0.50 Ca 0.25 Sr 0.25 MnO 3 化合物的复磁相图 [J. Magn. Magn. Mater. 497 (2020) 166066]。对采用移动溶剂浮区炉制备的单晶 Sm 0.5 Ca 0.25 Sr 0.25 MnO 3 化合物的磁相变进行了实空间成像，并观察到了亚微米长度尺度上的 AFM-FM 相的存在 [J.Phys: Condens. Matter 33(2021) 235402]。我们已经证明了核心和表面自旋之间的短程磁相互作用在纳米晶掺杂锰氧化物中的交换偏置和记忆效应中的主导作用 [J. Alloys and Compounds 870 (2021), 159465]。与通常使用的磁化数据相反，利用反常霍尔效应研究了 skyrmion 载体材料 Co 3.6 Fe 4.4 Zn 8 Mn 4 的临界行为和相图。这为使用反常霍尔效应研究 skyrmion 载体和其他薄膜多层、介观器件等中的临界现象开辟了新方向。这对 skyrmion 载体材料的开发和未来 skyrmionic 存储器件的开发大有裨益 [J. of Alloys and Compounds 960 (2023) 170274]。
新兴的Skillmion的伽利略相对论
This research was conducted by the RIKEN TRIP Initiative, and was conducted by the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) Science Research Funded Funded Research Project (S), "New Generation Magnetic Induction in Magnetic Conductors (Principal Investigator: Tokura Yoshinori, 23H05431)," and the Basic Research (A) "Theoretical Research on Quantum Nonlinear Response (Principal Investigator: Naganaga Naoto, 24H00197)," and the Academic Change Area Research (A) "Theory of Chimeric Quasiparticles (Principal Investigator: Murakami Shuichi, 24H02231)," and the Japan Science and Technology Agency (JST) Strategic Creative Research Promotion Project CREST "Electronic Quantum Phase Control Using Nanospin Structures (Principal Investigator: Naganaga Naoto, JPMJCR1874)"这一事件得到了针对Skyrmion的新拓扑磁科学的支持（主要研究者：U Shuzhen，JPMJCR20T1）。主持人/机构计数器 *请与主持人联系以获取有关研究内容的信息。 Riken研究人员Max T. Birch，基础科学专科研究员，密切相关的量子传导团队，新兴材料科学中心，Riken Research Institute，团队负责人Tokura Yoshinori（东京/东京大学/东京大学教授）
通过堆叠工程实现正交扭曲二维 CrSBr 磁体中的可编程磁滞。
扭转二维范德华磁体可以形成和控制不同的自旋纹理，如 skyrmion 或磁畴。除了旋转角度之外，还可以通过增加形成扭转范德华异质结构的磁层数量来设计不同的自旋反转过程。在这里，A 型反铁磁体 CrSBr 的原始单层和双层被视为构建块。通过将这些单元旋转 90 度，可以制造对称（单层/单层和双层/双层）和不对称（单层/双层）异质结构。磁输运特性显示出磁滞的出现，这在很大程度上取决于施加磁场的大小和方向，不仅由扭转角度决定，还由形成堆栈的层数决定。这种高可调性允许在零场下切换易失性和非易失性磁存储器，并根据需要控制在负场或正场值下突然磁反转过程的出现。根据微磁模拟的支持，基于层中发生的不同自旋切换过程合理化了现象学。结果强调了扭转角和层数的组合是设计扭转磁体中自旋切换反转的关键要素，这对于自旋电子器件的小型化和实现新型自旋纹理很有意义。
量子技术材料：自旋和拓扑的路线图
量子力学推动了技术上有用的组件（例如晶体管、激光器、磁隧道结等）的发展，这些组件改变了我们的经济和社会。下一代量子技术 (QT) 将基于叠加和纠缠的物理学，需要开发能够支持这些效应的新材料。在本期《观点》中，我们重点关注自旋和拓扑的材料实现，作为未来 QT 中可利用的量子对象，为计算、传感、通信和信息存储的新策略奠定基础。在固态材料中，自旋自由度可用于单自旋极限，其中孤立自旋的光学和电子控制可以实现高保真度的相干控制和自旋操纵。最近，基于微妙但强大的相对论自旋轨道耦合的概念已经实现了几个令人兴奋的突破，包括实空间和动量空间中的拓扑自旋纹理。磁性 skyrmion 是一个标志性的例子；它们的拓扑保护在纳米尺度上实现了巨大的稳定性，从而引发了将它们用作信息载体的令人兴奋的提议。稳健的自旋纹理也出现在拓扑绝缘体的动量空间中，可以产生高效的自旋电荷转换。将自旋轨道耦合的物理特性和新型自旋纹理与超导性相结合，可以进一步发挥协同作用，利用材料的量子力学相并生成新的序参量。在窄带隙和宽带隙半导体中实现的电子自旋量子比特现在已经为纳米级光通信网络和传感提供了最有前途的平台之一。
NeuroQuantology| 2022 年 7 月 | 第 20 卷 | 第 7 期 | 第 4774-4783 页 |doi: 10.48047/nq.2022.20.7.nq33574 Ram Krishna 等人/浓缩版中的突发现象
ramkrishnadeshmukh@gmail.com 摘要：本综述探讨了凝聚态物理学中的新兴现象，重点关注 2012 年至 2021 年的重大进展。它研究了理论基础，包括平均场理论和重正化群理论，并深入研究了量子相变和拓扑绝缘体等量子现象。该综述重点介绍了强关联系统的发展，特别是高温超导和量子自旋液体，并讨论了石墨烯和纳米结构等低维系统的独特性质和应用。此外，它还涵盖了磁性中的新兴现象，包括自旋电子学和 skyrmion，并总结了扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱等关键实验技术。还讨论了电子和储能领域的技术创新和未来前景，强调了新兴现象对基础研究和实际应用的深远影响。关键词：涌现现象、凝聚态物理、量子相变、拓扑绝缘体、高温超导、量子自旋液体、石墨烯、纳米结构、自旋电子学、skyrmions、扫描隧道显微镜、角分辨光发射光谱。 DOINumber：10.48047/nq.2022.20.7.NQ33574 NeuroQuantology 2022；20(7)：4774-4783 I. 简介 A. 背景 1. 涌现现象的定义 凝聚态物理学中的涌现现象是指由材料中较简单成分的集体相互作用而产生的复杂行为和特性。仅通过孤立地研究单个成分是无法预测这些现象的。相反，它们来自系统内的集体动力学和相互作用，通常会导致新的和意想不到的物理特性。例如，涌现的概念在
具有纳秒间隔的可调谐 X 射线自由电子激光多脉冲
X 射线自由电子激光器 (XFEL) 的光子束比第三代光源亮 10 个数量级，是科学应用中最亮的 X 射线源 1 – 4 。其独特的波长可调性、飞秒脉冲持续时间和出色的横向相干性被用于多个科学研究领域，包括原子、分子和光学物理、化学、生物、凝聚态物理和极端条件下的物质 5 。X 射线脉冲定制一直是一个非常活跃的研究领域，包括新型超短高功率模式 6、7，极化控制 8 – 10 和双色双脉冲 11 – 18 。双 X 射线脉冲被开发用于进行 X 射线泵/X 射线探测实验，其中由一个 X 射线脉冲引发的超快物理和化学动力学可以通过第二个超短 X 射线探测脉冲来探索。这种脉冲通常是用分裂波荡器11、16或双束流技术15产生的。在双束流模式下，脉冲之间的时间间隔限制在125 fs以内，而使用新鲜切片方案16通常会产生最大延迟约为1皮秒的双脉冲。然而，有些实验需要更长的时间间隔。例如，可以通过用第一个X射线脉冲触发取决于压力的过程，然后在几纳秒后用第二个X射线脉冲探测它们，来研究水滴的爆炸19。可以用延迟超过120纳秒的第二个脉冲来探测X射线在气体装置中引起的丝状效应20。在X射线探针/X射线探针类实验中，两个脉冲都不是用来驱动样品进入不同状态的，但两个X射线脉冲在散射后可以进行有效比较，并用于在明确定义的时间间隔内提取信息。例如，从记录的散斑图案研究了磁性 skyrmion 的平衡波动，这些散斑图案是纳秒范围内两个衰减 x 射线脉冲之间的时间延迟的函数 21 – 25。最近，随着 LCLS 基于 x 射线腔的系统的出现，双脉冲和多脉冲模式传输变得至关重要 26、27。基于腔的 XFEL（CBXFEL）项目目前依赖于 220 ns 双脉冲模式，而 x 射线激光振荡器 (XLO) 28 将使用最多 8 个脉冲串，间隔为 35 ns。许多极端条件下的物质 (MEC) 实验也需要最多 8 个 x 射线脉冲，间隔 ≤ 1 ns，现在可以传输 29 – 31。在本文中，我们完整描述了一种新型双桶方案，该方案在 LCLS-I 和 LCLS-II 波荡器上使用铜直线加速器 32 – 34 运行。我们使用在不同射频 (RF) 桶中加速的两个电子束将 x 射线脉冲延迟范围扩展到 1 ps 以上。使用现有的 S 波段加速结构，工作频率为 2.856 GHz，可用的最小时间延迟为 ∼ 350 ps，对应于单个桶分离。延迟可以按整数桶数进行控制，也可以按 350 ps 的步长控制，最高可达数百纳秒。基于超导加速器技术的现有和计划中的高重复率 FEL 机器将产生重复率为 MHz 量级的光子束串，因此 XFEL 脉冲之间的最小距离比使用所提出的方案可实现的距离长得多。FERMI 展示了一种类似的技术，可以产生最大分离为 ∼ 2.5 ns 的双电子束。然而，激光过程仅限于极紫外波长。