具有非中心对称立方结构的金属螺旋磁体，如MnSi、FeGe，由于同时存在自旋、轨道、晶格多种自由度的关联与耦合，表现出丰富的材料特性，一直是金属磁性材料领域研究的热点与前沿。特别地，2009年在此类材料中发现一种拓扑稳定且具有粒子特性的磁结构，即磁斯格明子（Skyrmion）。斯格明子具有尺寸小、稳定性高和易操控等系列特点，从而具有潜在的应用价值构建未来高密度、高速度、低能耗磁存储器件，引起了学术界的广泛关注。制备、探索并利用螺旋磁体纳米结构的物性，是推进斯格明子实用化的关键之一。
图1：利用洛伦茨透射电子显微镜直接观测到的纳米盘中斯格明子“团簇态”的特殊动力学过程
最近人工微结构中心成员，强磁场中心田明亮研究组与复旦大学车仁超教授研究组合作研究了高对称的纳米盘中磁斯格明子动力学行为，直接观测到了理论预期的“团簇态”，进一步还发现了温度诱导的斯格明子“团簇态”之间的特殊的动力学转变过程（图1）。这一发现扩展了人们过去对禁闭几何中斯格明子动力学的理解，为斯格明子器件的设计与制备提供了指南。相关结果以“Direct imaging of magnetic field-driven transitions ofskyrmion cluster states in FeGe nanodisks”为题，在线发表在美国科学院院刊（PNAS： http://www.pnas.org/content/113/18/4918）
该工作在PNAS在线发表后，PHYS.ORG 以“Scanning for skyrmions: Scientists directly image skyrmion cluster state transitions in iron-germanium nanodisks”为题对该工作进行了详细报道(http://phys.org/news/2016-05-scanning-skyrmions-scientists-image-skyrmion.html)
上述研究成果得到了国家自然科学基金，中国科学院青年促进会、人工微结构科学与技术协同创新中心的资助。