北京有没有专门看白癜风的医院 http://www.xftobacco.com/index.html

近日，英国牛津大学HariomJani团队协同新加坡国立大学JunxiongHu团队在国际顶刊《NatureMaterials》（IF：41.2）上发表文章，将反铁磁层与脂肪/弯曲的纳米结构相结合，可以在准静态和动态状态下通过磁弹性/几何效应实现自旋纹理设计，从而为曲线反铁磁性和非常规计算开辟新的探索领域。

承载实空间拓扑结构的反铁磁体是模拟基本超快现象和探索自旋电子学的有希望的平台。然而，它们只能在特定的对称匹配衬底上外延制造，从而保持其固有的磁晶顺序。这限制了它们与不同载体的结合，限制了基础和应用研究的范围。在作者的研究中，他们通过设计可分离的α-Fe2O3晶体反铁磁纳米膜克服了这一限制。首先，通过基于传输的反铁磁矢量映射显示，平面纳米膜具有自旋定向转变和丰富的拓扑现象。其次，利用了极端灵活性来证明由挠曲诱导的应变引起的三维膜折叠的反铁磁性态的重新配置。最后，他们将这些研究成果结合起来，利用可控机械臂实现了在室温下应变驱动的非热生成拓扑织构。这种独立的反铁磁层与平面/弯曲纳米结构的集成可以通过准静态和动态状态下的磁弹性/几何效应来实现自旋纹理设计，为曲线反铁磁和非常规计算开辟了新的探索。

01

膜的设计与制作

作者首先利用选择性水蚀刻技术在脉冲激光沉积生长的外延异质结构上制备了()取向、铑掺杂α-Fe2O3的独立膜。图1膜设计与表征α-Fe2O3层的质量主要取决于衬底和中间(缓冲)层的选择，以减少层间晶格错配。由于α-Fe2O3的三角对称性，他们选择了单晶()取向α-Al2O3和()取向SrTiO3(STO)衬底作为生长模板，()取向Sr3Al2O6(SAO)作为水溶性牺牲层。SAO的水蚀刻产生独立的氧化膜，通过直接或间接转移将其转移到所需的支撑处（图1a）。然后，作者通过x射线衍射和选择区域电子衍射确定了缓冲α-Fe2O3晶体膜的质量和取向（图1c-f）。与未加缓冲层的AFM膜相比，缓冲层的加入使独立的AFM膜具有更大的无裂纹区域（图1b）。前者是将漂浮的膜直接铲到支撑物上，而后者则需要在最终转移之前旋涂一层临时有机支撑物来固定脱层膜。在整个工作中，他们在不同的实验中使用了这两种方法。

02

膜中的磁跃迁

α-Fe2O3中可靠的拓扑织构生成需要自旋重取向(Morin)相变的存在，这模仿了Kibble-Zurek现象。在Morin转变温度下，各向异性经历了从易轴(K0)到易平面(K0)的符号反转，导致自旋从面外(OOP)翻转到面内(IP)配置。超导量子干涉装置磁强法和x射线光谱学证实，在室温附近存在一个尖锐的马头素转变(Morintransition)。这与化学剥落的血红膜形成鲜明对比，在化学剥落的血红膜中，由于磁晶相互作用的改变，马头素转变完全被抑制了。他们发现分离膜的转变在质量上与附着的外延膜相似（尽管前者比后者更有缺陷），但缓冲α-Fe2O3的转变更明显。作者得出结论：实验的水蚀刻膜是寻找实空间拓扑AFM秩序的良好独立平台。

03

原子力显微镜有序的纳米尺度映射

为了成像局部AFM纹理，作者在x射线磁线性二色(XMLD)模式下进行了STXM实验（一种特定元素的光谱显微镜技术，具有大聚焦深度，可以明确识别AFM对比度）。图2Morin跃迁与拓扑AFM织构的生成一束FeL3边缘x射线以正常入射聚焦到AFM膜上，吸收的变化被监测到通过点检测器传输(图2a)。在这种几何结构中，α-Fe2O3膜的x射线偏振(线性水平(LH))位于基面上，并且IP和OOPAFM取向明显区分，因为它们提供不同的XMLD信号。此外，通过使用原位旋转平台或x射线偏振改变样品方位角，作者改变了x射线偏振和IPneel顺序的相对方向，从而实现了AFM有序的纳米级重建。

04

跨三维褶皱的弯曲驱动状态重构

为了研究挠曲的影响，作者接着对转移中偶然出现的膜折叠中的自然挠曲区域进行了成像。形状通过共聚焦显微镜确认，该显微镜绘制了膜的高度轮廓(图3b)。图3弯曲驱动的AFM状态空间重构此外，弯曲区域的斜率在STXM图像中显得更暗(图3c)由于信号随有效样本厚度呈指数衰减。作者发现，缓冲α-Fe2O3膜不像陶瓷类氧化物那样脆，而是非常灵活，可以形成“褶皱”。图3表明褶皱的最大曲率为0.nm-1。在极端情况下，他们甚至可以观察到完全°的“折叠”膜。除此，大面积缓冲膜（C型）可以保持复杂的应变分布而不会发生断裂。

05

应变和各向异性模型

作者通过缓冲膜的有限元力学模型数值计算了褶皱上的应变分布，缓冲膜的弯曲区域与共聚焦显微镜确定的轮廓非常接近。发现挠曲导致了相当大的单轴IP拉伸和压缩应变，沿膜厚度(z方向)分布，使得中性(未应变)线位于缓冲膜的中间附近。由于缓冲层的存在，缓冲层本身可以容纳一定的应变，因此α-Fe2O3层上的平均净应变实际上是非零的。图4弯曲应变和各向异性模型此外，平均净应变的强度沿褶皱长度逐渐变化，在曲率为零的点附近改变符号(图4a)。最后，该模型预测，反转缓冲膜应反转应变分布符号(图4b)。接着，为了将这一观察结果建立在更定量的基础上，作者通过将力学模型的厚度平均应变曲线与文献中确定的TM的应变依赖性相结合，计算了局部TM(图4c)。需要注意的是，在其他工作中的应变是底物诱导的和双轴的，而这里的弯曲诱导的应变主要是单轴的。在α-Fe2O3侧朝上的缓冲膜中，作者还发现褶皱底部的净压缩应变和峰值处的净拉伸应变应导致局部TM分别增加和减少约10%。总的来说，AFM状态重构模型与跨褶皱拍摄的STXM图像确定的实验结果一致。

06

通过应变产生的非热拓扑织构

作者还部署了一个气电池操纵器(图5a,b)，细胞内部气体压力的变化弯曲了氮化硅支架，导致AFM膜的可控原位拉伸。图5AFM状态的原位应变调谐和拓扑结构的非热生成探索了附着在方形支撑物上的扁平膜的性质，发现弯曲支架会产生双轴应变，通过显微镜聚焦位置的变化来测量膜的挠度，可以精确地确定其值。但这种结构的几何结构确保了应变在正方形的中心纯粹是拉伸的，而不管缓冲层的存在或位置。在室温下，在没有任何应变的情况下，样品处于OOP状态(TTM；图5c)。由于拉伸应变抑制了磁各向异性，对晶胞加压导致IP畴逐渐增强。在较高的气体压力下，膜转变为具有几个小的OOP斑块的IP状态，与高温和零应变时的状态非常相似。最后，我们在应变膜上重建了Neel矢量图，以揭示自旋织构的局部IP变化。因此现在能够确认具有非平凡缠绕的拓扑AFM纹理家族的存在，包括(反)介子和双介子(图5d)。

07

结语

在本研究中，作者使用强大的基于传输的AFM矢量映射技术，证明了独立的α-Fe2O3膜具有一系列IP和OOPAFM状态，包括被证明是拓扑结构的纹理。研究结果表明，这些纹理发生的背景AFM可以通过三维折叠结构中的弯曲诱导应变来调节。此外，利用原位应变机械臂，作者还证明了可以利用可控结构调谐来实现室温下拓扑AFM态的非热kibble-zurek生成。在基本层面上，研究结果表明，应变调制具有设计和操纵拓扑AFM纹理的潜力，为利用量子材料膜产生奇异态的新兴研究领域增添了一个全新的磁拓扑前景。研究结果也为探索由原位电、磁、光学或结构扰动触发的静态和动态AFM演化铺平了道路。例如，作者设想通过局部压电控制电触发拓扑重构和动力学。此外，通过将极其灵活的AFM膜/带集成到精心设计的三维纳米结构上，可能会诱导新的对称破坏交换或各向异性相互作用，例如，通过曲线几何效应和磁弹性效应，从而能够设计空间变化的磁态，或实现迄今为止尚未发现的手性纹理。在应用方面，无衬底AFM膜的开发可以保持磁晶性质和拓扑秩序，解决了阻碍晶体AFM材料集成到已建立的自旋电子学平台中的主要障碍。具体来说，复杂和密集的拓扑AFM结构有望具有快速的非线性动力学特性，这可以开启探索基于AFM的硅兼容超快储层计算或三维致密AFM逻辑存储阵列。提示：如有侵权，请联系我谢谢！#图文万粉激励计划#

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/8587.html