Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用，是一种反对称自旋交换作用，于上个世纪六十年代由I. Dzyaloshinskii利用唯象理论提出，并由T. Moriya在超交换相互作用中考虑自旋轨道耦合而发展的微观理论，被用来解释磁性体系中诸多新奇物理现象（自旋玻璃中的各向异性场、多铁性材料中的磁电耦合、自旋波的非对称色散关系、非共线磁结构等）。近十几年来，由于DM相互作用而实现的螺旋序、斯格明子等新奇磁结构，受到自旋电子学等领域的广泛关注，有望在新一代、高性能信息器件中（存储、逻辑、传感等）发挥重要作用。

 当前获得DM相互作用的主要方法有两种：（1）利用天然中心对称破缺的磁性晶体（由德国Pfleiderer教授、日本Tokura教授为代表的研究组所发现的MnSi、CuOSeO、Fe1−xCoxSi等）；（2）镜面反演对称性破缺的超薄铁磁金属异质结（由法国Fert教授、美国Hoffmann教授为代表的研究组所报导的Ta/Pt/[Co|Ir|Pt]20/Pt、Ta/CoFeB/TaOx等）。它们可以分别获得所谓“块体型”和“界面型”DM相互作用。然而，如何在更加普遍的、中心对称的磁性材料中创造新型的DM相互作用，并探索其潜在的室温应用，是当前材料科学、凝聚态物理、甚至信息技术领域所关注重点和挑战。

 最近，北京师范大学、中国科学技术大学、北京航空航天大学等多家单位经五年多的合作努力，通过对外延薄膜应变梯度和对称性的精确操控，在强关联电子体系La0.67Sr0.33MnO3薄膜中实现了“混合型”DM相互作用，并依此获得了室温、零场下的一维磁螺旋和零维磁斯格明子。这种全新的DM相互作用，不仅贡献了垂直和平行磁场方向自旋波传输的非互易性，也有助于创造室温、零场下新奇的低维拓扑磁结构。继半导体、铁电/介电等材料之后，该工作将应变梯度工程带入到磁性体系，同时为强关联电子材料、量子磁性材料等领域注入了新的对称性和量子调控手段。所发现的室温拓扑磁结构和新奇自旋波传输特性，也有望为新概念、高性能的自旋电子学、磁振子学集成器件的设计带来机遇。

图（a）氧化物外延薄膜中的应变梯度，（b）新型DM相互作用，室温、零磁场下稳定的（c）磁斯格明子（d）自旋螺旋序。

 相关研究成果近日以“Strain-Driven Dzyaloshinskii-Moriya Interaction for Room-Temperature Magnetic Skyrmions”为题发表在物理学领域期刊《Physical Review Letters》（物理评论快报）上。北师大物理系2017级博士生张跃林、2019级博士生刘杰、博士后吴世喆，中科大国家同步辐射实验室博士后董永奇与北航集电学院博士生张建宇为论文共同第一作者。北师大物理系张金星、沈卡，以及中科大国家同步辐射实验室罗震林与北航集电学院于海明为本论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金基础科学中心计划和科技部重点研发计划的支持，国家自然科学基金、北京自然科学基金、中科院跨学科创新团队等项目的资助。

原文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.117204

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