维也纳大学
超导体中的阿布里科索夫涡旋和莫比乌斯带上(反)铁磁体中的磁化结构(艺术表现)
信用:德国亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫 来自奥地利和德国的一个国际科学家团队在磁性和超导领域推出了一个新的范例，将曲率、拓扑和三维几何的影响置于下一个十年研究的聚光灯下
研究结果发表在《高级材料》杂志上
传统上，曲率起关键作用的主要领域是广义相对论
然而，近年来，曲线几何的影响已经进入各个学科，从固态物理到软物质物理，再到化学和生物学；并催生了大量新兴领域，如曲线细胞生物学、半导体、超流体、光学、等离子体和2D范德瓦尔斯材料
在现代磁学、超导和自旋电子学中，由于几何、曲率和拓扑诱导的现象，将纳米结构扩展到第三维已经成为主要的研究途径
这种方法提供了一种方法，通过定制曲率和三维形状来改进传统功能和推出新功能
“近年来，出现了关于曲线和三维超导和(反)铁磁纳米结构的实验和理论工作
然而，这些研究起源于不同的科学界，导致在诸如磁性和超导性等凝聚态物理的基础领域之间缺乏知识转移，”维也纳大学超自旋实验室负责人Oleksandr Dobrovolskiy说
“在我们的团队中，我们在这两个热门领域都领导项目，我们的观点文章的目的是在磁性和超导社区之间建立一座‘桥梁’，吸引人们关注结构延伸到三维和曲线几何如何改变现有的和在固态系统上启动新功能的概念方面
" Helmholtz-Zentrum dressen-Rossendorf智能材料和系统部门负责人Denys Makarov说:“在磁性材料中，几何破缺的对称性提供了一个新的工具箱来定制曲率诱导的各向异性和手性响应。”
“通过设计导线或磁性薄膜的几何形状来调整磁响应的可能性是曲线磁学的主要优势之一，它对物理、材料科学和技术具有重大影响
目前，在其保护伞下，曲线磁性的基本领域包括曲线铁磁和反铁磁、曲线磁电子学和曲线自旋电子学
" “与(反)铁磁体相比，曲线几何对超导体影响的关键区别在于序参量的潜在性质，”Oleksandr Dobrovolskiy扩展道
“也就是说，与磁性材料不同，磁性材料的能量泛函包含向量场的空间导数，超导体的描述也依赖于对包含标量场的空间导数的能量泛函的分析
在磁性中，序参数是磁化强度(矢量)，而对于超导状态，序参数的绝对值具有超导能隙(标量)的物理意义
未来，将混合(反)铁磁体/超导体结构扩展到第三维度，将有助于研究具有矢量和标量阶参数的系统中曲率效应之间的相互作用
然而，这一进展强烈依赖于实验和理论方法的发展以及计算能力的提高
" 曲线和三维纳米磁体和超导体研究的挑战 一般来说，当系统的尺寸或特征变得与各自的长度尺度相当时，曲率和扭转的影响是可以预期的
在各种纳米制造技术中，通过聚焦粒子束写入复杂形状的三维纳米结构是近年来最显著的进展，将这些方法转化为基础和面向应用的三维纳米磁性和超导研究的首选技术
然而，接近低nm范围内的相关长度尺度(铁磁体中的交换长度和纳米印刷超导体中的超导相干长度)仍然超出了当前实验能力的范围
与此同时，复杂形状纳米结构中磁性结构及其动力学的复杂表征技术也在不断涌现，包括X射线矢量纳米断层扫描和软X射线层板成像的3D成像
对超导体的类似研究更加精细，因为它们需要低温条件，这吸引了这类技术在未来几年的发展
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