美国能源部艾姆斯实验室的科学家发现斯格明子——一种准粒子，其特性可能导致下一代数据存储和传输——通过分裂繁殖，其方式与生物细胞分裂非常相似。

Skyrmions 是纳米级磁涡流，一种由超低电流驱动的准粒子。作为准粒子，它们没有实际质量，但形成的周期性图案非常类似于晶体或晶格内原子的对称排列。

“为了将斯格明子集成到未来的设备中，科学必须准确了解它们的形成机制，”在艾姆斯实验室敏感仪器设施中采用尖端显微镜技术测量材料局部磁性的科学家林周说。“在这项研究中，我们直接证明了斯格明子晶体从锥形磁相中生长出来的方式与真正的纳米晶体从溶液中生长出来的方式相同。”

然而，与那些真正的晶体结构不同，斯格明子可以通过自分裂(类似于细胞再生)消除晶格图案中的缺陷，这是一种以前从未被描述过的自我修复过程。

为了了解控制团队观察到的生长机制的物理学，科学家们将微磁模拟与弦法相结合，以研究各种自旋状态之间的相互作用力和过渡路径。

“我们发现在锥形相中的斯格明子之间存在一种竞争性的排斥和吸引力相互作用力，它控制着粒子状的斯格明子晶格生长。” 艾姆斯实验室的科学家 Liqin Ke 说。“而且，我们发现自分裂机制比缺陷晶格内新斯格明子的成核和生长在能量上更有利。”

周说，这一见解可以更好地控制和操纵斯格明子，这有助于指导高密度和节能数据存储和传输设备的设计。

发表在《纳米快报》上的论文“锥形相中 Skyrmion 和 Skyrmion 晶体形成的机制”进一步讨论了这项研究。