扭曲反铁磁体中的超摩尔自旋结构
堆叠二维层状材料为调控电子和磁学态提供了强大平台。通常,由此产生的态(如莫尔磁性)会呈现莫尔晶胞长度尺度上的周期性。该研究团队在扭转双层三碘化铬(tDB CrI3)中发现了一种新型磁性态——被称为“超莫尔磁态”,其特征是形成超越单个莫尔晶胞的长程磁性纹理。研究发现,在小扭转角下,自发磁性纹理的尺寸随扭转角增大而增大,与底层莫尔周期规律相反。在1.1度扭转器件中,自旋纹理尺寸达到约300纳米的峰值(比底层莫尔波长大一个数量级),并在超过2度转角时消失。通过扫描量子自旋磁强计获得的矢量场图谱表明,形成了跨越多个莫尔晶胞的反铁磁型奈尔拓扑斯格明子。结合大规模原子模拟的扭转角依赖性研究表明,由层间相对旋转调控的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用、磁各向异性与交换作用之间复杂的磁竞争,催生了超莫尔自旋序中涌现的拓扑纹理结构。



