自旋光子学与新的anapole探针一起前进

拓扑非平凡自旋纹理在各种物理系统中都很有趣，从高能到凝聚态物理。磁性材料中通过旋转磁化形成的磁性Skyrmions在高密度磁信息存储和传输中具有潜在的应用。

此外，最近提出并以2D和3D形式展示了磁性Skyrmions的光子类似物。自旋结构的深亚波长特征为光学计量提供了新的工具，包括高精度位移传感和磁畴监测。

在《光：科学与应用》上发表的一篇新论文中，由深圳大学杜鲁平教授和袁晓聪教授领导的科学家团队开发了一种独特的anapole探针，用于测量以磁场为主的光子自旋结构。他们的论文“使用anapole探针测量光的磁性拓扑自旋结构”表明，他们提出的方法对于推进自旋光子学可能很有价值。

先前的Skyrmion光结构是在表面等离子体激元中观察到的，其中电场支配了它们的波特性。已经提出了许多方法来绘制近场的电场分布，包括荧光成像、光电子显微镜和使用光纤探针或纳米散射的近场扫描光学显微镜(NSOM)。

除了光学自旋中的电部分外，磁部分对于横向电(TE)模式(H型波)也是必不可少的。尽管已经开发了几种近场映射技术来表征磁场，无论是使用具有特定顶点的NSOM探针还是使用高折射率纳米粒子，它们都会不可避免地受到电场的影响。

它会影响测量磁场的矢量特性，并削弱系统在表征与磁场相关的拓扑自旋特性方面的鲁棒性。具有纯磁场响应的纳米粒子的anapole模式可能是一个很好的解决方案。它引起了近场光学和纳米光学的广泛关注。

研究人员提出了一种具有anapole模式的独特磁性探针(以下称为anapole探针)。它将有助于测量受磁场控制的渐逝波的拓扑自旋结构。该探针由Ag核和Si壳纳米球组成，其激发的电偶极子和环形偶极子模式经历相消干涉。

anapole形成anapole模式并抑制由电场引起的散射辐射。这种anapole模式与强磁偶极共振重叠，保证了磁场的高检测效率。

组装了使用anapole探针的自制近场扫描系统，并首次表征了TE模式的磁性拓扑自旋结构，包括单个光子Skyrmions和Skyrmion/Meron晶格。

所提出的方法具有高灵敏度和高精度，可能成为研究与光的磁场分量相关的潜在物理过程的有价值的工具，并促进应用程序的开发，包括数据存储、计量、光镊和手性纳米技术。