在凝聚态物理与自旋电子学研究领域，拓扑磁孤子因其独特的稳定性与可操控性而备受关注。代表性例子包括被广泛研究的二维斯格明子（Skyrmion）和目前研究前沿的三维霍普夫子（Hopfion）。由于具有闭合缠绕、三维空间局域等特性，霍普夫子有望被开发为下一代高密度低功耗信息功能器件。此前，研究已发现霍普夫子可与斯格明子稳定共存形成环状结构，但孤立稳定存在的霍普夫子实验发现仍具有挑战。
近日，华南理工大学研究团队联合南开大学、华南师范大学，与来自德国于利希研究中心、瑞典乌普萨拉大学等单位的理论团队，在Nature Physics发表研究论文，利用飞秒激光脉冲，在手性磁体FeGe中实现了孤立霍普夫子的稳定形核。
研究发现，超快激光的飞秒脉冲能够有效地实现各个亚稳态之间的跃迁，有效增加孤立霍普夫子的形核概率。结合理论计算，进一步发现，霍普夫子的形核来源于斯格明子—反斯格明子对向霍普夫子的拓扑转变。该工作也表明，飞秒激光能够有效实现拓扑态的“写入”，为后续开展拓扑磁性基础研究、拓扑自旋电子器件开发提供了另一个强有力的技术手段。
该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省量子科学战略专项、广州市基础与应用基础研究计划和小米基金的支持。
图. a, 孤立霍普夫子的磁构型示意图及其理论菲涅尔离焦电镜图像；b, 原位超快激光洛伦兹透射电镜示意图；c, 超快激光脉冲诱导多种拓扑磁孤子形核。
论文信息
Chen, X. et al. Laser-induced nucleation of magnetic hopfions. Nature Physics (2026).
https://www.nature.com/articles/s41567-026-03236-0