突破性發現！華南理工大學鄭風珊教授聯合德國于利希研究中心 Nikolai S. Kiselev 博士和瑞典烏普薩拉大學 Filipp N. Rybakov 博士等學者，共同在晶體中直接觀察到磁霍普夫子（Hopfion）。相關成果以 "Hopfion rings in a cubic chiral magnet" 爲題發表在Nature上。其中，鄭風珊教授爲通訊作者兼第一作者，Nikolai S. Kiselev 和 Filipp N. Rybakov 爲共同通訊作者；華南理工大學爲第一完成單位。
" 霍普夫子 " 以德國數學家海因茨 - 霍普夫（Heinz Hopf）的名字命名，其概念由來可追溯到由英國物理學家托尼 - 斯凱爾姆（Tony Skyrme）在 1962 年首次提出的 " 拓撲孤子 "。2009 年，科學家首次在磁體中發現了拓撲孤子，爲了紀念 Skyrme，将其稱爲 Skyrmion（斯格明子）。
一般認爲，磁斯格明子是由電子自旋在空間上構成的一類二維旋渦狀結構，從樣品上表面貫穿到下表面，形成了斯格明子弦（String）。理論上，如果把兩個末端連接起來，會進一步形成一類三維拓撲磁孤子——磁霍普夫子。但目前爲止，實驗上尚未發現強有力的證據表明磁霍普夫子的存在。
該聯合團隊利用了透射電子顯微鏡磁成像技術和微磁學計算，在立方鐵鍺合金中觀察到了與斯格明子弦耦合的霍普夫子，并提供了誘導産生這類霍普夫子的實驗方法，取得了高度可重複的實驗結果。該形核方法通過改變外部磁場的方向，同時保證磁場足夠弱，以确保斯格明子弦在轉換過程中保持完整，也得保證磁場足夠強，足以改變樣品邊緣材料的磁狀态；通過來回切換磁場方向，這種邊緣調制的閉合磁結構會持續穩定存在，進一步通過增加磁場強度，形成與斯格明子弦耦合的霍普夫子。
此外，本研究也提供了統一的斯格明子 - 霍普夫子的同倫（homotopy）分類，并深入探讨了手性磁體中拓撲孤子的多樣性。這一突破性發現爲未來磁性材料、自旋電子學和非傳統計算等領域的發展提供新思路，也爲新型功能器件的設計和開發提供了有力支持。
該報道也被同期 News/Views 以專題文章 "Magnetic hopfion rings in new era for topology" 加以評論。
自旋科技研究院 / 電子顯微中心 / 物理與光電學院教授、博導。
研究領域：電子顯微學、電磁成像、拓撲磁性
主要貢獻：發展了高空間分辨的二 / 三維電 / 磁成像電子顯微學方法；實驗上在手性磁體中發現了磁霍普夫子、磁浮子、磁斯格明子辮子和反磁斯格明子等，以第一 / 通訊作者身份在 Nature，Nat. Nano.，Nat. Phys.，Nat. Commun.， Phys. Rev. Lett. 和 Nano Lett. 等國際刊物上發表 SCI 論文 20 餘篇，引用 2000 餘次。
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06658-5
自然 News/Views: https://doi.org/10.1038/d41586-023-03502-8
