単一磁気スキルミオンの精密制御技術を実現(Researchers Achieve Precise Writing, Deletion, and Size Control of Single Magnetic Skyrmions)

2026-05-09 合肥物質科学研究院(HFIPS)

中国科学院合肥物質科学研究院・強磁場科学センターの陸清友教授らの研究チームは、単一磁気スキルミオンの生成・消去・サイズ制御を高精度で実現した。研究では、定常強磁場施設と統合した低温・高磁場対応の磁気力顕微鏡(MFM)を独自開発し、探針先端が生む局所的な振動磁場を利用してスキルミオンを操作した。特殊な磁性多層ナノ構造と組み合わせることで、個々のスキルミオンを選択的に生成・消去し、直径を数百nmから数十nmまで連続的に調整できた。また、動的磁場により欠陥や粒界によるピン止め効果が弱まり、サイズ制御のエネルギー障壁が低減することをシミュレーションで確認した。さらに、スキルミオン格子内でも隣接構造へ影響を与えず個別制御でき、多値情報記録への応用可能性を示した。本技術は低消費電力・高精度な次世代メモリや情報処理デバイス実現に向けた重要な前進とされる。

単一磁気スキルミオンの精密制御技術を実現(Researchers Achieve Precise Writing, Deletion, and Size Control of Single Magnetic Skyrmions)
Left: Addressable and Precise Manipulation of Magnetic Skyrmions. Right: Cover Article. (Image by FENG Qiyuan)

<関連情報>

振動する局所磁場による個々の磁気スキルミオンサイズの巨大な調整可能性 Giant Tunability of Individual Magnetic Skyrmion Size via an Oscillating Local Magnetic Field

Cai-Hong Xie, Shuai Dong, Yu-Ying Bai, Yu-Yan Han, Mang-Yuan Ma, Li Pi, Ying Guo, Jing Zhang, Ji-Hao Wang, Weng-Jie Meng, Yu-Bin Hou, Fu-Sheng Ma, Qing-You Lu, Qi-Yuan Feng
Rare Metals  Published: 24 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/rar2.70080

ABSTRACT

Magnetic skyrmions hold great promise as memory and computing elements in future spintronic devices. Despite the demonstration of various devices, techniques for addressable and high-precision manipulation of individual skyrmions remain scarce. This study presents an experimental realization of size-continuous step-resolved skyrmion tuning under ambient conditions using periodic magnetic force microscopy (MFM) excitation. The writing and deletion of selected skyrmions can be achieved in a controlled manner. The skyrmion size can be continuously tuned from hundreds of nanometers down to tens of nanometers, achieving nearly an order of magnitude reduction. The threshold skyrmion size can be significantly reduced. Micromagnetic simulations reveal that the oscillating field can induce partial distortions in skyrmion configurations, thereby mitigating pinning effects and enabling more efficient control. Our results may offer a more efficient and controllable approach for engineering topological spin textures.

0403電子応用
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