非中心对称磁体中斯格明子弦三维形状的直接可视化

磁性斯格明子，即一种拓扑稳定的涡旋自旋织构，在二维（2D）系统中表现为类粒子对象，近来作为新型信息载体的候选者而备受关注。在真实的三维（3D）系统中，斯格明子预期会沿额外维度形成弦结构，而其实验证认却鲜有实现。在此，我们报道了近期发现的室温承载斯格明子的非中心对称化合物 Mn1.4Pt0.9Pd0.1Sn 中单个斯格明子弦三维形状的直接可视化。为此，我们新开发了可施加磁场的磁 X 射线层析测量系统，该系统在本成果中发挥了关键作用。基于从多个角度获取的透射图像对三维磁化分布进行层析重建，成功识别出了贯穿样品整个厚度的真实斯格明子弦，以及诸如中断弦和 Y 形弦等多种缺陷结构。所观察到的点缺陷可能代表如近期理论所提出的涌现磁单极子。本项带可调磁场的层析方法为直接可视化三维空间中单个斯格明子弦的结构动力学铺平了道路，这将有助于更好地理解这些拓扑对象的产生、湮灭与转移过程，以推动潜在的器件应用。