斯图加特大学研究人员与国际合作伙伴在实验中验证了一种此前未知的原子级薄层材料磁性。研究团队表示，该发现不仅与未来更高密度的磁性数据存储需求相关，也为理解二维系统中的磁性相互作用提供了新的线索。相关成果已发表于《自然纳米技术》。

斯图加特大学应用量子技术中心（ZAQuant）负责人、项目牵头教授约尔格·弗拉赫特鲁普（Jörg Wrachtrup）指出，随着数据量持续增长，未来磁性存储介质需要以更高密度可靠存储信息；本次结果因此具有直接的技术关联性，同时在基础层面也有重要意义。

研究团队在由四层碘化铬原子层组成的系统中观察到一种新型磁态。斯图加特大学第三物理研究所博士后研究员彭若明（Ruoming Peng）表示，研究人员可以通过调控各层电子之间的相互作用，对这种磁性进行选择性控制；同时，实验中观察到的磁性特性对环境扰动表现出较强鲁棒性。彭若明与ZAQuant博士研究员王景初（King Cho Wong）共同完成了相关实验。

扭转双层结构引发异常磁性行为

碘化铬属于二维（2D）材料体系，即由少数原子层构成并以晶格形式排列的材料。研究团队通过将两层碘化铬双层结构进行轻微相对扭转，获得了不同于未扭转结构的磁性表现。彭若明称，未扭转的双层材料在早期研究中已被证实不会产生净外部磁场。

研究人员表示，扭转引发了所谓的斯格明子（skyrmion）——一种纳米尺度、具有拓扑保护的磁结构，被认为是已知磁性系统中最小且稳定的信息载体之一。团队称，这是首次在扭转的二维磁性材料中实现斯格明子的创造并进行直接探测。

量子传感显微技术用于捕捉微弱信号

由于相关磁信号极其微弱，新磁态的探测面临较大实验难度。为此，研究人员使用了基于量子传感技术的专用显微镜，利用钻石中的氮空位（NV）中心进行测量。研究团队介绍，该物理原理在ZAQuant过去二十年中已得到持续发展与完善。

现有理论模型仍需完善

除潜在应用价值外，研究团队认为该结果也对原子级薄磁性系统中电子集体行为的理论理解提出了新要求。弗拉赫特鲁普表示，实验结果显示，现有理论模型需要进一步完善，才能对观测到的现象作出全面解释。