华南先进光电子研究院“优培计划”本科生研究工作发表在国际物理类一流期刊Physical Review B

近日，华南先进光电子研究院秦明辉教授课题组2019级材料物理专业本科生关淑华关于涡旋光驱动反铁磁斯格明子超快动力学的研究工作在国际物理类一流期刊《Physical Review B》发表。论文题目为《Optically controlled ultrafast dynamics of skyrmion in antiferromagnets》。

磁性斯格明子作为一种磁性拓扑结构，可以用来记录储存信息，应用于下一代高密度、高速度自旋电子学存储器件。基于反铁磁材料的器件具有比铁磁更加优良的性能，如超快动力学和无杂散场等。因此，反铁磁器件有望具有更高的集成度和更快的信息传输速度。目前，反铁磁斯格明子的超快及多自由度调控是自旋电子学领域最重要的科学问题之一。在此方面，涡旋光具有轨道角动量，通过塞曼效应可以诱导拓扑磁结构的快速产生，并可以传递轨道角动量，驱动磁结构的运动。因此，涡旋光对反铁磁斯格明子动力学的调控具有较大的应用潜力和基础研究价值。

在秦明辉教授的指导下，关淑华同学基于二维反铁磁海森堡自旋模型，利用Landau-Lifshitz-Gilbert微磁学模拟和集体坐标理论研究了涡旋光诱导的斯格明子动力学行为。研究表明：涡旋光能够在皮秒短时间实现对单个斯格明子的产生或擦除；而光束轨道角动量的转移会驱动斯格明子做回转运动，其回转方向取决于轨道角动量量子数和光频率。这一特性使得人们能够通过调节光的频率来调控斯格明子动力学。该工作揭示了反铁磁体中光学调控斯格明子动力学，为实验设计和器件开发提供了重要参考。

秦明辉教授带领的科研小组近年来重点关注自旋电子学领域中畴壁和斯格明子动力学研究，对华师物理专业本科生的教学和科研培养尤为重视，2021年获得第五届全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛中南赛区二等奖和广东赛区一等奖，指导学生获批广东省大学生攀登计划重点项目和一般项目、大创国家级和省级项目10多项，并取得了丰硕的研究成果。迄今，小组本科生累计在物理类著名SCI期刊发表本科生一作论文25篇，其中包括Physical Review B 7篇和New Journal of Physics 3篇等，相关研究成果获得 “挑战杯”广东大学生科技作品竞赛特等奖2项和一等奖1项，学生获得十佳“砺儒学子”称号1人，获得国家奖学金3人，获得“校百优毕业生”6人。