霍普夫子环中磁自旋的方向。图片来源：菲利普·雷巴科夫/乌普萨拉大学
科技日报记者 张梦然
霍普夫子是几十年前预测的磁自旋结构，近年来已成为热门且具有挑战性的研究课题。22日发表在《自然》杂志上的一项研究中，来自瑞典、德国和中国的科学家合作提出有关霍普夫子的第一个实验证据。
瑞典乌普萨拉大学物理系研究员菲利普·雷巴科夫表示，从基础和应用的角度来看，该研究结果很重要，因为实验物理学和抽象数学理论之间已经出现了一座新的桥梁，有可能导致霍普夫子在自旋电子学中得到应用。
磁性斯格明子和霍普夫子是拓扑结构，由于其独特的类粒子特性而成为过去10年的热门研究课题。斯格明子是二维的，类似于涡旋状的弦，而霍普夫子是磁性样本体积内的三维结构，类似于甜甜圈形状的封闭、扭曲的斯格明子弦。
尽管近年来进行了广泛的研究，但仅在合成材料中报道过磁性霍普夫子的直接观察。最新研究成果是使用透射电子显微镜和全息术，在B20型FeGe板晶体中稳定这种状态的第一个实验证据。结果具有高度可重复性，并且与微磁模拟完全一致。研究人员提供了统一的斯格明子—霍普夫子同伦分类，并深入了解三维手性磁体中拓扑孤子的多样性。
这些发现开辟了实验物理学的新领域。同时，由于该物体是新事物，其许多有趣的特性仍有待发现。研究人员表示，霍普夫子未来最受关注的应用领域包括赛道内存、神经形态计算和量子位。