在中国科学院合肥物质科学研究院强磁场中心与中国科学技术大学最近的合作中，研究人员利用低磁场引入了拓扑克尔效应(TKE)的概念。稳态强磁场实验装置支持的温度磁场显微镜系统和磁力显微镜成像系统。

研究人员在二维量子磁体中发现拓扑克尔效应

斯格明子起源于粒子物理学，代表了凝聚态磁性材料中发现的独特拓扑激发。这些结构的特点是自旋的涡旋或环状排列，具有重要的特性，使它们成为下一代磁存储和逻辑器件的潜在候选者。

然而，检测斯格明子传统上依赖于拓扑霍尔效应(THE)，该效应仅限于金属系统。随着拓扑磁性材料领域的不断扩大，迫切需要适用于更广泛系统(包括非金属斯格明子)的表征技术。

在2017年发现二维铁磁材料的基础上，研究小组预测了一种新的此类材料CrMX6(M=Mn,V;X=I,Br)，它表现出非平凡的拓扑电子态。

在这项研究中，团队成功合成了高质量的二维CrVI6单晶，并进行了精确的微区磁光克尔效应(MOKE)测量。值得注意的是，MOKE磁滞回线在特定的厚度范围和温度区间内显示出独特的“猫耳”形突出物，类似于磁性斯格明子系统中观察到的电拓扑霍尔效应。

进一步的理论分析表明，Cr和V原子的共存打破了中心反演对称性，强烈的Dzyaloshinskii-Moriya(DM)交换导致了拓扑磁性结构——斯格明子的产生。

原子尺度的磁动力学模拟和理论计算揭示了光电场下斯格明子“拓扑电荷”对导电电子的散射，阐明了磁化反转过程中光学克尔信号背后的微观机制。

基于这些发现，研究小组提出了一种利用光学方法、利用交变光电场和高磁场光谱技术无损检测拓扑磁结构的新方案。

该团队表示，该方案提供了斯格明子和其他拓扑激发的空间分辨、非接触式检测，为了解其微观机制提供了宝贵的见解，并扩大了其应用范围。