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【导语】磁性斯格明子，作为一类具有拓扑保护特性的涡旋状自旋结构，被视为实现高效纳米级存储与逻辑器件的理想选择。近期，中国科学院物理研究所高鸿钧院士团队在室温铁磁体Fe3GaTe2中取得了突破性进展，成功构建了大面积、高定向且室温稳定的斯格明子赛道阵列。这一创新不仅揭示了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用等关键物理机制，还为开发基于斯格明子的高通量信息器件提供了全新的技术路径。相关研究成果已在国际权威期刊Physical Review X上发表，标志着我国在自旋电子学领域取得了重要进展。

磁性斯格明子（magnetic skyrmions）是一类具有拓扑保护特性的涡旋状自旋结构，被认为是实现高效纳米级存储与逻辑器件的理想候选者。近年来，磁性范德华晶体因其易于剥离以及能在原子层或薄片尺度维持长程铁磁有序的特点，成为探索新颖磁性和开发自旋电子器件的新平台。值得关注的是，在居里温度远超室温的范德华铁磁体Fe₃GaTe₂中，研究人员不仅观测到了稳定的斯格明子晶格，更揭示了该体系中存在的强垂直磁各向异性、长程偶极相互作用以及显著的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）等关键物理特性。这些发现表明Fe₃GaTe₂在新型信息存储与计算器件中具有巨大潜力。然而，实现大面积、高密度的有序斯格明子阵列的可控制备，以及复杂自旋拓扑结构的精准编织，仍然面临诸多挑战。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心高鸿钧院士带领的联合研究团队，对室温铁磁体Fe₃GaTe₂中的斯格明子结构进行了深入研究。通过结合矢量强磁场的磁力显微术，他们成功构建了大面积、高度有序、室温稳定的斯格明子赛道阵列（skyrmion track array）。其主要创新性工作有：1. 首次设计并构建了大面积、高定向的斯格明子赛道阵列结构，创造性地发展了矢量磁场分步调控方法，实现了赛道取向、有序性以及斯格明子密度的有效调控。2. 发现了赛道阵列结构中的两类斯格明子，其空间构型特征分别是贯穿样品的斯格明子管道和浮于样品表面的斯格明子浮子。3. 揭示了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和面内磁场是构建斯格明子赛道阵列的关键物理机制。

该工作创新性地发展了一种通过矢量磁场构建和调控斯格明子赛道阵列的方法，并揭示了其潜在的物理机制。这是首(shǒu)次(cì)成(chéng)功(gōng)构(gòu)建(jiàn)具(jù)有(yǒu)大(dà)面(miàn)积(jī)和(hé)高(gāo)定(dìng)向(xiàng)性(xìng)的(de)斯(sī)格(gé)明(míng)子(zi)赛(sài)道(dào)阵(zhèn)列(liè)结(jié)构，为开发基于斯格明子的高通量信息器件提供了全新的技术路径。

相关研究成果以“Controllable highly oriented skyrmion track array in bulk Fe₃GaTe₂”为题，发表于2025年4月28日的Physical Review X上。物理所博士生王云昊、朱诗雨副研究员、复旦大学博士生华辰松为共同第一作者；朱诗雨副研究员、复旦大学余伟超研究员和高鸿钧研究员为共同通讯作者，物理所博士后胡国静和杨海涛研究员提供了Fe₃GaTe₂单晶，复旦大学博士生华辰松、余伟超研究员和肖江教授进行了理论模拟。该工作得到了国家自然科学基金、科技部、北京市科委、中国科学院等科研项目的支持。