洛伦兹电镜对斯格明子三维磁结构的重构与表征

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11874410
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    64.0万
  • 负责人：
    姚湲
  • 依托单位：
    中国科学院物理研究所
  • 学科分类：
    A2007.磁学及自旋电子学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Magnetic skyrmions have the potential application in high-density storage disk and stand in the center of magnetic material development. There are two important skyrmions, bubble skyrmions which result from the anisotropy property of materials and DM skyrmmions which are generated by DM interaction existing in some non-centrosymmetry magnetic materials. The magnetization configure of these two skyrmions is different owing to their mechanisms. However, the characterization techniques cannot distinguish that difference even with high spatial resolution now because Lorenz transmission electron microscope (LTEM) only invests the 2D projection of the 3D magnetic induction. The surface or interface of the sample also induces distortion in magnetic configuration that confuses the features in LTEM and hiders the accurate recognization of magnetic structure. Here, tomography technique combined with LTEM is proposed to reconstruct the 3D magnetic configuration of skyrmions in real space. Several typical skyrmions in NiMnGa, MnSi and Co/Pt multilayers will be characterized to explore the forming mechanism and the influence of shape or surface/interface.
磁性斯格明子在高密度磁存储领域具有重要的应用前景，是当前磁性材料的重点研究方向。目前的研究表明，磁各向异性和DM相互作用都可以形成磁性斯格明子。由于物理机制不同，这两类斯格明子内部的磁结构略有差异。但是现有的高空间分辨率表征技术无法揭示这两种斯格明子内部磁结构的区别。而且由于表、界面的存在，薄膜材料内的斯格明子磁结构在表面会出现畸变。这种畸变同体内的磁结构叠加起来，导致洛伦兹显微镜观察到的图案有可能无法反映出样品中真实的磁矩分布。本项目旨在利用三维重构技术在实空间研究磁性斯格明子中磁结构的三维分布情况，针对NiMnGa、MnSi与Co/Pd多层膜，观察几种典型斯格明子中磁矩的分布与物理机制之间的关系，分析样品几何性质与表、界面边界对实际的磁结构的影响，推动对斯格明子形成机制的深入研究。

结项摘要

了解磁性斯格明子的三维磁结构不仅可以准确地获取其内部不同区域的磁矩取向和手性特征，还有助于掌握斯格明子的形成以及动力学演变规律。磁性斯格明子的物理尺度在一两百纳米的量级，因此洛伦兹电镜成为观察磁性斯格明子的重要手段。然而通常情况下电镜只能看到二维投影，难以获取磁性斯格明子的三维磁结构。这大大限制了对磁性斯格明子特性的研究。通过拍摄不同倾转角度下样品的图像，透射电镜的三维重构技术能够恢复样品内部磁结构的三维分布状况，从而揭示斯格明子中的磁矩分布。本项目利用矢量场的三维重构方法，揭示了MnNiGa中不同斯格明子的三维磁结构，从而准确地判定了每个斯格明子的手性，还发现MnNiGa中的斯格明子可以容易地改变它的手性，但是保持极性不变。另外，根据斯格明子的磁结构特点，提出了依靠某一面内磁矩分量的分布即可判定斯格明子手性的方法，简化了实验步骤。本项目还研究了MnCoSi材料中的螺旋反铁磁结构随温度的演变过程，发现在低温下磁结构从标准的螺旋结构变成了摆线结构，同时磁结构的周期变短。同时还发现MnCoSi中存在一种新的磁畴壁，并通过三维重构方法获得了这种新畴壁的三维磁矩分布状况，指出其与传统“十字壁”的差异。本项目研究成果，一方面准确地获取了几种斯格明子的手性和动力学转变过程，另一方面也提升了洛伦兹电镜对微观磁结构的分析表征能力。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Chirality flips of skyrmion bubbles.
斯格明子气泡的手性翻转
  • DOI：
    10.1038/s41467-022-33700-3
  • 发表时间：
    2022-10-11
  • 期刊：
    Nature communications
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
  • 通讯作者：
Chiral-anomaly induced large negative magnetoresistance and nontrivial pi-Berry phase in half-Heusler compounds RPtBi (R=Tb, Ho, and Er)
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  • DOI：
    10.1063/5.0007528
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Chen Jie;Li Hang;Ding Bei;Liu Enke;Yao Yuan;Wu Guangheng;Wang Wenhong
  • 通讯作者：
    Wang Wenhong
Angular dependence of the topological Hall effect in the uniaxial van der Waals ferromagnet Fe3GeTe2
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  • DOI：
    10.1103/physrevb.100.134441
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    You Yurong;Gong Yuanyuan;Li Hang;Li Zefang;Zhu Mengmei;Tang Jiaxuan;Liu Enke;Yao Yuan;Xu Guizhou;Xu Feng;Wang Wenhong
  • 通讯作者：
    Wang Wenhong
Thermodynamics and Kinetics Synergy for Controlled Synthesis of 2D van der Waals Single-Crystal NbSe2 via Modified Chemical Vapor Transport
通过改进的化学气相传输控制合成二维范德华单晶 NbSe2 的热力学和动力学协同作用
  • DOI：
    10.1021/acs.cgd.9b01131
  • 发表时间：
    2020-01
  • 期刊：
    Crystal Growth & Design
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Li Zefang;Xi Xuekui;Ding Bei;Li Hang;Liu Enke;Yao Yuan;Wang Wenhong
  • 通讯作者：
    Wang Wenhong
Observation of Short-Period Helical Spin Order and Magnetic Transition in a Nonchiral Centrosymmetric Helimagnet
非手性中心对称螺旋磁体中短周期螺旋自旋顺序和磁跃迁的观察
  • DOI：
    10.1002/adfm.202200356
  • 发表时间：
    2022-02-04
  • 期刊：
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子：
    19
  • 作者：
    Ding, Bei;Liu, Jun;Wang, Wenhong
  • 通讯作者：
    Wang, Wenhong

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  • 作者：
    许明慧;曹立朋;王伟鹏;丁一凡;沈希;姚湲;靳常青;禹日成
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    禹日成

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
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