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斯格明子（Skyrmions）和量子自旋液体同为关联电子系统中两个广受关注的领域。前者将实空间拓扑序引入磁学系统，催生了一系列拓扑自旋电子学器件 [1]。后者试图借助量子涨落和空间阻挫打破常规的磁学长程有序，近半个世纪以来一直是固体物理学家的追逐目标[2-3]。在本报告中，我们将展示这两个看似不相关的方向出人意料地在螺旋自旋液体（spiral spin liquid）中结合在一起。螺旋自旋液体首先在理论上于钻石结构中提出[4],之后被拓展到一系列的二分晶格体系，被认为是实现量子自旋液体的一种可能途径。在这种自旋液体中，单个自旋看似无序，但实则如螺旋一般集体扰动。我们利用中子漫散射技术[5]，在尖晶石体系MnSc₂S₄中首次观察到螺旋自旋液体的存在。在更低温度下，MnSc₂S₄脱离螺旋自旋液体态，进入螺旋长程有序态。但我们的中子衍射实验发现，在外加磁场之下，有限的螺旋态再次合并，催生出类似斯格明子的涡旋结构。我们最新的中子谱学研究准确地确定了自旋间相互作用[6]，为进一步理解MnSc₂S₄中奇异相的产生提供支持。我还将简要介绍共振x-ray散射在固体电子自旋关联研究中的应用和进展。

[1] M. Hirschberger, T. Nakajima, S. Gao et al. Nat. Commun. 10, 5831 (2019)

[2] S. Gao et al. arXiv1911.10662 (2019)

[3] S. Gao et al. PRL 120, 137201 (2018)

[4] D. Bergman et al. Nat. Phys. 3, 487 (2007)

[5] S. Gao et al. Nat. Phys. 13, 157 (2017)

[6] S. Gao et al. submitted

高尚，2010年本科毕业于哈工大， 2017年于瑞士日内瓦大学获得博士学位，现为日本理化学研究所博士后研究员。研究集中在强关联电子系统，主要利用中子与X射线散射探测固体中的短程磁有序（如自旋液体，自旋冰等）和奇异长程有序态（如斯格明子）。2018年获得瑞士中子散射协会青年科学家奖。