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磁斯格明子的写入、调控与器件设计

蒋义挥，刘慧博，郝洪源，陈喆，郭子繁，张子豪，魏晋武，赵晨博，刘青芳，王建波，刘小晰，张森富

物理学报. 2026. 75(17):170707

doi: 10.7498/aps.75.20260687

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磁斯格明子是一类具有非平庸拓扑数的纳米尺度自旋结构，兼具小尺寸、高稳定性、低临界驱动电流密度以及丰富的内部自由度等特征，是新一代低功耗、高密度自旋电子器件的重要候选信息载体。近年来，随着室温多层膜体系、合成反铁磁体系以及二维范德瓦耳斯磁体的迅速发展，磁斯格明子的研究已由早期的拓扑磁相探索逐步拓展至写入与擦除、螺旋度调控、斯格明子霍尔角的控制、新材料构筑及器件设计等多个方向。本文在系统梳理该领域发展脉络的基础上，重点综述磁斯格明子的写入与擦除机制、螺旋度判定与调控方法、霍尔角控制策略、新兴材料平台及其在自旋纳米振荡器和赛道存储器中的研究进展，并进一步讨论当前面临的关键挑战与未来发展趋势。

图9 斯格明子赛道存储器    (a)基于斯格明子的赛道存储器结构示意图；(b)有限宽度的纳米带中电流驱动斯格明子包的微磁学模拟；(c)斯格明子包在VCMA梯度下动力学的微磁学模拟；(d)自旋波驱动斯格明子包的微磁学模拟；(e)电流驱动AFM斯格明子链的微磁学模拟；(f) SAF斯格明子、单层铁磁斯格明子、双层人工合成斯格明子速度随电流密度的变化实验测量及SAF斯格明子的微磁学模拟；(g)电流驱动SAF斯格明子长距离直线往复运动；(h)自旋波驱动2π斯格明子的微磁学模拟

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可压缩湍流中激光回波的闪烁指数

薛积禹，宁泽华，吴雨欣，吴振森，武红鹏，董磊

物理学报. 2026. 75(17):170401

doi: 10.7498/aps.75.20260415

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超声速目标周围的可压缩湍流场会引起显著的气动光学畸变，并导致激光回波光强随机起伏。经典大气湍流折射率功率谱通常将空气视为不可压缩介质，主要考虑温度扰动对折射率起伏的影响，难以描述可压缩流场中压力扰动引起的折射率起伏。本文将同时包含温度与压强贡献的修正可压缩湍流折射率功率谱引入激光回波传输模型，基于广义惠更斯-菲涅尔原理和修正Rytov理论，推导了考虑湍流内尺度和外尺度效应时高斯光束在可压缩湍流中的闪烁指数解析表达式。数值分析表明：在本文讨论的弱至中等起伏区内，可压缩湍流导致的目标回波闪烁指数高于温度扰动主导的大气湍流模型；外尺度对闪烁指数的影响通常强于内尺度，且短波长激光的闪烁更为显著。本文模型适用于近程、高斯光束、弱至中等可压缩湍流条件；对于高马赫数强激波流场、强各向异性流场以及深强起伏饱和区，仍需进一步引入实验或高保真数值模拟验证。研究结果可为超声速目标激光雷达、机载光通信和高速成像系统中波长选择与光路设计提供参考。

图4 考虑内、外尺度时不同波长下的激光波束的闪烁指数   (a) λ = 1.06 μm；(b) λ = 1.55 μm；(c) λ = 3.8 μm；(d) λ = 10.6 μm

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Co掺杂对Fe-对苯二甲酸金属有机框架的磁性调控

毛志敏，唐伟，康晨旭，龙有文，曾昱嘉

物理学报. 2026. 75(17):170712

doi: 10.7498/aps.75.20260328

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金属-有机框架(MOFs)具有结构可调、功能多样等特点，在自旋电子学领域备受关注。本文以MOF-5为基底，采用溶剂热法制备了Co-BDC （BDC，对苯二甲酸），Fe-BDC及混合金属MOF材料Co_xFe_1–x-BDC (x = 0.1，0.5)。X射线衍射和X射线光电子能谱测试结果表明，所制备的Co_xFe_1–x-BDC具有结晶有序性，Co成功掺入Fe-BDC框架结构中。扫描电子显微镜结果显示Co-BDC和Fe-BDC的微观形貌差异显著，掺杂样品Co_xFe_1–x-BDC (x = 0.1，0.5)的形貌更接近于未掺杂Fe-BDC。磁滞回线和磁化-温度曲线表明，Co-BDC的磁相变温度约为27 K，在低温下表现出自旋倾斜反铁磁性；Fe-BDC低温下表现为弱铁磁性；Co掺杂可显著地增强Fe-BDC材料的矫顽力和饱和磁化强度，特别是高浓度Co掺杂的Co_0.5Fe_0.5-BDC在低温下表现出强铁磁性。基于有序替代模型，第一性原理计算结果支持Co/Fe可能倾向于形成短程有序的局域结构。本研究为理解混合金属MOF的磁性增强机制提供了理论参考。

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基于金刚石氮空位色心系综可调谐毫米波受激辐射

王陈，和穗荣，李玉芬，冯夏宁，韦联福

物理学报. 2026. 75(17):170713

doi: 10.7498/aps.75.20260303

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高品质毫米波光源的匮乏是制约毫米波相干技术发展的重要瓶颈之一，而在室温条件下实现高效、稳定的毫米波受激辐射，已成为该技术领域亟待攻克的关键挑战。针对这一难题，本文提出一种基于强磁场调控氮空位(NV)色心基态零场分裂的室温毫米波受激辐射实现方案。具体而言，选取轴向强人造磁场（约2 T）作用下基态三重态能级发生塞曼分裂的NV色心作为毫米波激射的自旋介质——其优异的长自旋相干时间特性与可实现的光学初始化能力，使得通过532 nm激光泵浦即可达成塞曼能级的布居数反转。借助高品质因子(Q≈5×10⁴)谐振腔构建的自旋-光子集体耦合模型，本研究证实该方案的泵浦阈值可低至约270 s^–1；在理想条件下，可输出功率达微瓦级的毫米波相干辐射，从而有望在室温条件下，为6G无线通信、深空探测等领域提供高品质毫米波相干光源。

图3 毫米波受激辐射系统原理图。一块金刚石NV色心样品(立方体)被放置在高品质圆柱形(半径R，高为d)谐振腔中d/2处，由532 nm的光(绿色曲线箭头所示)进行激发；毫米波信号由环形耦合天线导出(褐色圆柱所示)。腔体两边磁极(灰色长方体所示)提供沿NV轴向(即111晶向)的均匀外磁场B_NV，该磁场与腔体轴向垂直记为Z方向

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¹⁹⁷Au(p,x)^194,196Au反应激发函数评价及厚靶产额计算

李文琳，江历阳，周小媛，武文若，郭浩，李奥，阮锡超

物理学报. 2026. 75(17):170102

doi: 10.7498/aps.75.20260410

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¹⁹⁷Au(p,x)^194,196Au反应是质子束流监测的理想候选反应道，然而现有实验数据在重叠能区存在明显分歧，各评价库的推荐值与实验数据的一致性较差。本文针对60 MeV以下能区，从实验物理角度出发，对该反应截面的实验数据开展了系统评价。研究中筛除了半衰期偏差显著、γ能谱干扰严重及能量赋值不自洽等异常数据；同时，将衰变数据和参考反应截面等关键参数与当前评价值对比，对实验数据进行相应比例的修正。经筛选与修正后，多数实验数据在误差范围内趋于一致。在此基础上，采用SPCC (spline fitting for multi-sets of correlative data)样条拟合程序获得了激发函数评价推荐值，计算了厚靶产额，并利用厚靶产额实验数据进行了检验，计算结果与实验测量值总体符合良好，验证了本工作推荐值的可靠性。本研究为质子束流监测提供了可靠的数据支持，并为相关评价库的更新提供了参考依据。

图2 ¹⁹⁶Au衰变纲图(简化)

《物理学报》2026年第17期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/17

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