霍普夫子環中磁自旋的方向。圖片來源：菲利普·雷巴科夫/烏普薩拉大學

霍普夫子是幾十年前預測的磁自旋結構，近年來已成為熱門且具有挑戰性的研究課題。22日發表在《自然》雜志上的一項研究中，來自瑞典、德國和中國的科學家合作提出有關霍普夫子的第一個實驗證據。

瑞典烏普薩拉大學物理系研究員菲利普·雷巴科夫表示，從基礎和應用的角度來看，該研究結果很重要，因為實驗物理學和抽象數學理論之間已經出現了一座新的橋梁，有可能導致霍普夫子在自旋電子學中得到應用。

磁性斯格明子和霍普夫子是拓撲結構，由于其獨特的類粒子特性而成為過去10年的熱門研究課題。斯格明子是二維的，類似于渦旋狀的弦，而霍普夫子是磁性樣本體積內的三維結構，類似于甜甜圈形狀的封閉、扭曲的斯格明子弦。

盡管近年來進行了廣泛的研究，但僅在合成材料中報道過磁性霍普夫子的直接觀察。最新研究成果是使用透射電子顯微鏡和全息術，在B20型FeGe板晶體中穩定這種狀態的第一個實驗證據。結果具有高度可重復性，并且與微磁模擬完全一致。研究人員提供了統一的斯格明子—霍普夫子同倫分類，并深入了解三維手性磁體中拓撲孤子的多樣性。

這些發現開辟了實驗物理學的新領域。同時，由于該物體是新事物，其許多有趣的特性仍有待發現。研究人員表示，霍普夫子未來最受關注的應用領域包括賽道內存、神經形態計算和量子位。