拓扑磁结构，如磁斯格明子（Skyrmion）、反磁斯格明子（Antiskyrmion）和磁浮子（Bobber），是一类具有粒子特性的空间局域磁结构，相继在磁性材料中发现。它们具有尺寸小、稳定性高和易操控等特点，有望用于构建高密度/高速度/低能耗磁存储器等功能器件。

       磁斯格明子和反磁斯格明子具有相反的拓扑电荷，可以类比高能物理的粒子与反粒子（如电子与正电子），这两种粒子相遇会发生湮灭。然而，磁斯格明子和反磁斯格明子的稳定存在对晶体对称性的要求不同，一般认为磁斯格明子稳定存在于各向同性的手性磁体中（如立方铁锗合金），反磁斯格明子广泛存在各向异性的手性磁体中（如四方赫斯勒合金），不能稳定存在于各向同性铁锗合金中。因此，迄今尚无实验报道这两种粒子的湮灭。

       近日，由华南理工大学自旋科技研究院郑风珊教授课题组、德国于利希研究中心先进模拟研究所Nikolai S. Kiselev博士课题组和Ernst Ruska-Centre Rafal E. Dunin-Borkowski教授课题组领导的合作研究团队，利用高空间分辨透射电镜磁成像技术，在超薄各向同性铁锗合金中发现了反磁斯格明子，磁斯格明子-反磁斯格明子对（粒子-反粒子对）及其湮灭，相关成果以Skyrmion–antiskyrmion pair creation and annihilation in a cubic chiral magnet为题发表在期刊《自然-物理》（Nature Physics）上。

图 1 微磁学计算四种典型磁结构（Skyrmion、Antiskyrmion、Skyrmion-antiskyrmion Pair和Skyrmionium）

图2 超薄铁锗合金样品的洛伦兹透射电镜实验证据

       该工作郑风珊教授为第一作者，郑风珊教授和Nikolai S. Kiselev博士为论文的共同通讯作者，德国于利希研究中心和华南理工大学为共同通讯单位。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41567-022-01638-4