磁學(xué)是物理學(xué)zui古老的研究域之，也是生命力的發(fā)展域，用電子自旋的研究來(lái)推進(jìn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸和計(jì)算等多方面的應(yīng)用進(jìn)展直是科研工作者執(zhí)著追求且不斷探索的方向。

  在眾多研究過(guò)程中，電子自旋結(jié)構(gòu)的成像與可控操作成為磁學(xué)域研究的巨大挑戰(zhàn)。與之相關(guān)的電子自旋現(xiàn)象包括斯格明子、刺猬狀自旋結(jié)構(gòu)、磁通漩渦等，其中，磁通漩渦電子自旋結(jié)構(gòu)是研究多位磁學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的個(gè)重要現(xiàn)象。以往關(guān)于磁通漩渦中心性反轉(zhuǎn)的研究工作都是針對(duì)微米尺度開展的，納米尺度的磁通漩渦中心性反轉(zhuǎn)工作目前仍需進(jìn)步探索和研究。

    Elena P. 等人用德國(guó)attocube公司的低溫強(qiáng)磁場(chǎng)磁力顯微鏡—attoMFM在實(shí)驗(yàn)中清晰的觀測(cè)到了25nm尺寸單個(gè)分子中磁通漩渦中心性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)納米尺寸單分子中磁性研究，Elena等人選取的納米尺寸磁性分子為K0.22Ni[Cr-(CN)6]0.74體系。該體系分子尺寸可控制調(diào)整，且具有易于制備的點(diǎn)。研究單分子納米尺度的磁性，具備低噪音、高靈敏度、以及較高的空間分辨率等征的磁性表征技術(shù)就顯得為重要。德國(guó)attocube公司的低溫磁力顯微鏡attoMFM可提供可變磁場(chǎng)的環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)納米磁性分子在低溫下磁通漩渦性質(zhì)表征與操控的有力設(shè)備。如下圖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，只需通過(guò)施加很小的外加磁場(chǎng)（600 Ｏｅ左右），單分子中的磁通漩渦就可實(shí)現(xiàn)中心性反轉(zhuǎn)。在４.２ Ｋ的低溫環(huán)境中，通過(guò)施加連續(xù)變化的外加磁場(chǎng)與attoMFM成像的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可觀察到納米單分子磁通漩渦磁性隨著外加磁場(chǎng)發(fā)生清晰的中心性反轉(zhuǎn)。

attoMFM實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到納米分子中磁通漩渦中心性反轉(zhuǎn)

  下圖為具有納米別高分辨率的磁力成像結(jié)果。圖中清晰顯示了分子的磁力分布情況。原本分子磁通漩渦中心性導(dǎo)致在垂直方向磁力分布可被外加微小磁場(chǎng)改變（下圖中的白色部分表明，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)施加針尖樣品由排斥力轉(zhuǎn)變?yōu)槲ΓＡ硗猓髡咭苍敿?xì)分析研究了不同尺寸單個(gè)分子中的磁通漩渦中心性反轉(zhuǎn)機(jī)制。

attoMFM直接觀察到NP4單分子磁通漩渦中心性反轉(zhuǎn)

   作者預(yù)見，該次實(shí)驗(yàn)結(jié)果中納米尺寸單分子的磁通漩渦中心性轉(zhuǎn)換的性可能為未來(lái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)開創(chuàng)新篇章，數(shù)據(jù)的讀寫可以通過(guò)很小的磁場(chǎng)來(lái)操縱。

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