物性物理学：立方晶カイラル磁性体におけるホプフィオン環

磁気スキルミオンと磁気ホプフィオンはトポロジカルソリトンであり、これらの強く局在した磁場配位は、その独特な粒子的特性によって過去10年にわたり大きな注目を集めるとともに、スピントロニクス用途の有望な対象となっている。スキルミオンは、試料全体を貫き得る渦状の弦構造に似た二次元ソリトンである。ホプフィオンは、磁性試料体積内に閉じ込められた三次元ソリトンであり、最も単純な事例では、環の形をした、ねじれたスキルミオンの閉じた弦と考えることができる。磁気スキルミオンに関しては広範な研究が行われているにもかかわらず、磁気ホプフィオンの直接観測は困難であり、人工的な物質でしか報告されていない。今回我々は、結晶中のホプフィオンを直接観測したことを示す。今回の実験では、透過型電子顕微鏡を用いて、B20型FeGeプレートにおいて、スキルミオン弦との結合状態を形成するホプフィオンを観測した。我々は、こうしたホプフィオン環を核生成するプロトコルを提供し、これを、ローレンツ顕微鏡法と電子線ホログラフィーを用いて検証した。今回の結果は再現性が高く、マイクロ磁気シミュレーションの結果と完全に一致している。我々は、統一的なスキルミオン–ホプフィオンのホモトピー分類を提供し、三次元カイラル磁性体におけるトポロジカルソリトンの多様性に関する知見を与える。

目次へ戻る