近日，戴瑛教授团队在二维体系磁斯格明子研究方面取得新进展，相关研究成果以“d⁰ Magnetic Skyrmions in Two-Dimensional Lattice”为题在线发表在《Advanced Functional Materials 》(IF = 19.924) 国际期刊上。论文第一作者为2021级硕士生窦恺莹，马衍东教授和戴瑛教授为共同通讯作者，山东大学为唯一作者单位。

磁斯格明子是受拓扑保护的自旋花纹，在新一代信息存储器件中具有良好的应用前景。目前关于磁斯格明子的研究大都基于d轨道磁性，它将磁斯格明子的存在限制在温度-磁场 (T-B) 相图里一个很小的区域中。为克服这一挑战，通过理论分析，戴瑛教授团队提出在d⁰磁性中产生斯格明子的思路。基于第一性原理计算和蒙特卡罗模拟，该团队在二维晶格Tl₂NO₂中发现了d⁰磁斯格明子。由于体系的中心反演破缺和重原子配体贡献的强自旋轨道耦合效应，在单层Tl₂NO₂中产生了较大的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。该作用与N原子p轨道电子的Heisenberg交换作用相互竞争，最终实现了外加磁场调控的d⁰磁斯格明子。与依赖于d轨道电子的磁斯格明子显著不同的是，d⁰磁斯格明子可以在T-B相图中的较大范围内稳定存在，该稳定性主要归功于d⁰磁性具有磁矩较小和相对离域的特性。进一步地，该团队证明了在单层Tl₂NO₂中的d⁰磁斯格明子具有铁电可控的特性，这一特性主要由于该体系的磁电耦合效应。该团队的发现为磁斯格明子研究开辟了新的方向。

上述工作是团队在二维拓扑磁性研究（ACS Nano 2023, 17, 1144； Nano Lett. 2023, 23, 312；Nano Lett. 2022, 8, 3440；Phys. Rev. B 2022, 105, 205427）系列工作方面的新进展。

研究工作得到了晶体材料国家重点实验室、国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程项目、山东省自然科学基金和山东大学齐鲁青年学者计划的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202301817