斯格明子是在某些材料中形成的微观磁涡流。它们于2009年首次被发现，引起了研究人员的兴趣，因为它们可以用于新形式的数据存储。正如理论家预测的那样，还有所谓的反斯格明子，它们是在斯格明子10年后才被发现的。

来自HZDR、MPICPfS、IFWDresden和南佛罗里达大学的研究人员现已使用离子束锯和复杂的测量技术来探究这一复杂现象的真相，他们在《通讯材料》杂志上对此进行了报告。

“从某种意义上说，反斯格明子是斯格明子的反粒子。两者都被称为准粒子，其特性归因于固体物质中大量粒子的集体相互作用。它们的特性与其底层基本粒子的特性有很大不同，”HZDR德累斯顿强磁场实验室(HLD)的托尼·赫尔姆(ToniHelm)博士说。

赫尔姆用一个比喻来说明这两种准粒子的行为：“在特殊材料中，微观的斯格明子涡旋在磁性粒子的海洋中形成，并且行为非常奇怪。接近它们的‘磁性’海员要么会被吸引，要么会被排斥。另一方面，反斯格明子几乎不可能被发现，因为这些奇特的‘反’涡旋将斯格明子的不同行为结合在了自身内部。”

隐藏在电信号中的特征足迹

正如类比所示，反斯格明子很难被发现。但赫尔姆的团队遵循了一项理论预测，该预测指出了发现它们的方法。由于其独特的几何特性(拓扑结构)，反斯格明子会在材料的导电中产生额外的电压。该团队将电测量方法与磁光显微镜相结合，首次揭示了所研究材料中反斯格明子的电特征。

磁性反涡流的特征足迹隐藏在所谓的霍尔效应中。为了实现这一点，需要垂直于电流方向施加外部磁场并使其偏转。任何存在的拓扑涡旋都会产生局部磁场，从而产生额外的电压。根据理论，该信号与涡流的拓扑结构直接相关。这就是通过测量霍尔效应区分斯格明子和反斯格明子的方法。

“我们的研究表明，这种贡献非常小，测量的特征主要是由于反斯格明子的磁性造成的。我们的结果有助于更好地区分实际的霍尔特征与其他效应，并对其大小进行初步估计，这反驳了之前的研究结果，”赫尔姆说。

可扩展：越小，越结构化

在这项研究中，赫尔姆的团队使用了赫斯勒化合物类的一种特殊磁性化合物，由金属铂、锰和锡制成。这些结晶化合物的行为与其组成所暗示的不同。例如，它们是铁磁性的，尽管它们的基本构件本身都不是铁磁性的。

在某些条件下，所研究的化合物中可以形成各种拓扑结构，例如斯格明子或反斯格明子。科学家们注意到了另一个令人着迷的细节：反斯格明子的大小取决于样品的厚度，并且可以通过样品的厚度来控制。

Helm解释说：“在大块起始材料中无法检测到它们，但当材料被切成厚度小于10微米的平板时，它们确实会出现。”物理学家使用一种离子束枪将起始材料的晶体锯成小块。

可扩展性在技术应用中起着至关重要的作用。例如，需要纳米级设备来创建基于准粒子的新型磁存储和数据传输系统。

该团队与HZDR离子束中心的同事合作，进一步研究了材料的特性，并将这些见解纳入补充理论计算和模拟中。因此，赫尔姆的团队能够证实反斯格明子的存在，并准确地展示它们如何在高度复杂的磁环境中形成。