通过X射线磁矢量层析成像研究铁磁微结构中的拓扑磁偶极与涌现场束

先进的矢量成像技术为我们提供了磁化场的3D图谱，其中可直接应用拓扑概念来描述非理想几何中的实空间实验纹理。本文通过X射线矢量磁层析成像获取了低对称性坡莫合金微结构的3D磁化，并从拓扑电荷与涌现场的角度详细分析。观察到一个具有复杂3D结构的中心不对称畴壁，其中磁化手性转变由排列成若干偶极和一个三重态的Bloch点介导。孤立单极子涌现场的理想球对称性因坡莫合金微结构的形状效应而严重改变。涌现场线聚集成束，要么连接拓扑偶极内的相邻Bloch点，要么趋向表面。这些场束可能呈现不同纹理，如螺旋涡旋或半子（half merons），取决于不对称性与约束，但受给定样本体积内拓扑电荷守恒的约束。这种对真实系统中奇异性的精确描述，由磁化矢量场的定量实验信息所实现，可显著增进我们对3D磁系统中拓扑约束的理解，并推动磁器件设计的发展。