Magnetostatic bounds on stability of hopfions in bulk helimagnets
本文基于螺旋磁体自由能密度建立 hopfion 变分模型，计算其在各向异性—磁场相图中的稳定区，并给出静磁相互作用导致其完全失稳的临界界限。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall
Electronic scattering off a magnetic hopfion
本文研究了三维金属磁体中巡游电子与磁介子的散射，磁介子的磁化强度矢量为$\mathbf S(\mathbf r)$。一个Hopfion是一个由{ \it出射}磁场$B_γ(\mathbf r) \equiv ε_{αβγ} \,\mathbf S\cdot(\nabla_α\mathbf S\times \nabla_β\mathbf S)/4 \neq 0$和平均值$\langle \mathbf B(\mathbf r)\rangle = 0$组成的$\mathbf S(\mathbf r)$的受限拓扑孤子。我们评估的散射振幅在相反的限制大和小的hopfion半径$R$使用程函和玻恩近似，分别。在这两个限制，我们发现，散射截面包含一个斜散射分量引起的霍耳效应内的一个hopfion平面。这一结论对非共线磁结构中的拓扑霍尔效应必然意味着$\langle \mathbf B(\mathbf r)\rangle \neq 0$的流行观点提出了质疑。在小的hopfion半径$pR \ll 1$的限制，我们展开的玻恩系列的权力的动量$p$，并确定不同的扩展项对应的hopfion各向异性，环矩，斜散射。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall
Creation and confirmation of Hopfions in magnetic multilayer systems
拓扑孤子在经典场论中已经研究了几十年，最近开始影响凝聚态物理。在这些孤子中，磁Skyrmion是具有连续磁化绕组的二维粒子状物体，磁Hopfions是可以由扭曲的Skyrmion弦的闭合回路形成的三维拓扑孤子。虽然对磁skyrmions的深入研究正在进行中，以实现对先进存储和逻辑设备的基本理解和潜在应用，但到目前为止，磁Hopfions的实验创建和确认一直难以捉摸。理论模型表明，霍普夫子可以在阻挫或手性磁系统中稳定，并且目标skymions可以通过调整其垂直磁各向异性而转化为霍普夫子。在这里，我们提出了磁性霍普夫离子的实验证据，在磁性Ir/Co/Pt多层形成纳米级磁盘，这是已知的主机目标skyrmions。利用X射线磁圆二色性效应作为磁衬度机制，在表面灵敏X射线光电子显微镜和体灵敏软X射线透射显微镜中，结合两种横向分辨率约为20- 30 nm的元素特异性磁X射线显微镜技术，证实了磁性Hopfions和靶Skyrmions的三维自旋织构。我们期望这些结果将激发对具有不同拓扑结构的Hopfions的进一步研究，以及它们在三维自旋电子学器件中的潜在应用。
2020-10-17 cond-mat.mes-hall
Stability of Hopfions in Bulk Magnets with Competing Exchange Interactions
磁霍普夫子是一种具有霍普夫不变量的三维拓扑孤子。它们是三维磁性准粒子的基本原型，也是自旋电子学领域新器件概念的灵感来源。基于一个微磁模型，在不考虑温度的情况下，在某些具有竞争交换相互作用的磁体中，已经预测了这种hopfions的存在。然而，物理实现自由移动的hopfions在大块磁铁迄今为止一直难以捉摸。在这里，我们考虑一个有效的海森堡模型与竞争交换相互作用和研究的稳定性的小环形的Hopf数$Q_\text{H}=1$通过寻找一阶鞍点的能量表面上的代表过渡态的衰变通过形成两个耦合的布洛赫点。我们结合测地线轻推弹性带方法和二聚体方法的适应性实现解决鞍点附近的反应路径的尖锐的能量分布。我们的分析表明，能量势垒可以达到相当高的高度，在很大程度上是由相对于晶格常数的霍普夫子的大小。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall
Magneto-Crystalline Composite Topological Defects and Half-Hopfions
本文提出手性磁晶体中斯格明子与孪晶界相交形成的复合拓扑缺陷，并证明其稳定构型为半霍普夫子。
2023-12-28 cond-mat.mes-hall
Topological Transitions, Pinning and Ratchets for Driven Magnetic Hopfions in Nanostructures
利用原子尺度模拟研究三维磁性hopfion与缺陷阵列的相互作用，发现了钉扎、滑动及向toron转变的相态，并证实不对称缺陷下可产生棘轮效应。
2025-01-31 cond-mat.mes-hall
Spacetime magnetic hopfions: from internal excitations and braiding of skyrmions
本研究突破时间维度仅作为拓扑孤子演化被动载体的局限，提出两种基于斯格明子的时空磁霍普夫子构建路径，验证了时空霍普夫指数可通过电场调控，为探索一般序参量的时空拓扑提供新思路。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall
Sub-GHz Breathing Dynamics of Magnetic Hopfions
本研究结合微磁模拟与解析建模揭示磁性 hopfion 的亚 GHz 呼吸模式，通过畴壁模型和集体坐标惯性准确预测频率，为实验检测及频率编码自旋器件提供框架。
2025-08-30 cond-mat.mes-hall
Spin wave modes in magnetic nanodisks under in-plane magnetic field
采用微磁学模拟方法，系统研究了面内磁场作用下坡莫合金（Py）纳米圆盘中自旋波模的尺寸依赖性。结果表明，随着圆盘直径的增大，后向模的共振频率减小，而均匀模的共振频率增大。均匀模式和后向模式的谐振频率的避免交叉出现在谐振频率的尺寸依赖性的曲线图中，并且后向模式变成大纳米盘的所谓的“边缘模式”。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Reverse magnetic vortex curling direction of ferromagnetic nanodisk
我们通过施加一个圆形的奥斯特场来反转铁磁纳米盘的磁涡旋卷曲方向。在不破坏其对称性的情况下制造纳米盘。奥斯特场是通过使电流通过放置在圆盘中心的原子力显微镜尖端而引起的。微磁学模拟表明，相对于均匀分布在圆盘截面上的线电流，集中在圆盘中心的线电流更容易逆转螺旋性，这与我们的实验结果相一致.
2014-11-27 cond-mat.mes-hall
Electric-current-assisted nucleation of zero-field hopfion rings
South China University of Technology（华南理工大学）；Anhui University（安徽大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出一种简便的电电流辅助成核方法，用于在零磁场下稳定生成霍普夫离子环，其稳定性与微磁模拟一致，并建立了分类框架。
2026-01-25 cond-mat.mes-hall
Effects of Dzyaloshinsky-Moriya Interaction on magnetism in Nanodisks
本文对具有海森堡交换和Dzyaloshinsky-Moriya（DM）相互作用的单层纳米盘的磁性进行了理论研究。特别是，我们通过基于平均场论的新量子模拟方法研究了存在DM相互作用时各向异性、外磁场和磁盘尺寸引起的磁效应。这种计算方法发现，单轴各向异性和横向磁场增强的净磁化强度，以及增加的涡旋相的转变温度，同时保持手性的纳米盘。然而，当DM相互作用的强度对于给定的磁盘尺寸足够强时，磁畴出现在圆形边界区域内，当施加横向磁场时，磁畴消失并变成单个涡旋。后者证实了实验中观察到的由磁场诱导的磁skyrmion。
2015-07-28 cond-mat.mes-hall
Spatial decay of isolated magnetic hopfions in chiral helimagnets
Galkin Donetsk Institute for Physics and Engineering（加尔金顿涅茨克物理与工程研究所）
通过渐近展开分析手性磁体中孤立磁霍普夫子的空间轮廓，建立简单解析模型，计算相图上的平衡区域，并讨论支持可移动孤立磁霍普夫子的材料条件。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Hopfions emerge in ferroelectrics
范式扭结孤子（Paradigmatic knotted solitons，Hopfion）具有拓扑Hopf不变量的特性，在高能物理、宇宙学、天体物理、生物学、磁流体力学、凝聚态物理等领域有着广泛的研究。然而，尽管它们在应用方面有很大的希望，但它们仍然难以捉摸，而且开发不足。在这里，我们表明，霍普夫子出现作为一个基本配置的极化场在受限的铁电纳米粒子。我们的研究结果表明，Hopfions在复合纳米材料的电磁响应中具有丰富的新功能，为前所未有的技术应用开辟了道路。
2019-07-08 cond-mat.mes-hall
Magnetic Vortex with Skyrmionic Core in Thin Nanodisk of the Chiral Magnets
利用微磁学方法和蒙特卡罗模拟，在具有Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用和单轴各向异性的手征磁铁薄纳米盘中获得了一种具有Skyrmionic核和一系列圆形自旋条纹的涡旋自旋织构。通过控制盘的大小，可以连续地调节Skyrmion核的大小。而且，在一定的盘尺寸下，即使没有外加磁场和热涨落的帮助，这种涡旋态也可能是自发基态。此外，单轴各向异性能够稳定这种涡旋自旋织构。我们预期，目前的工作将激发进一步的实验研究探索自旋结构。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall
Emergent magnetic field and vector potential of the toroidal magnetic hopfions
本研究基于霍普夫映射的旋量表示方法，解析计算了任意涡度的环形磁霍普夫子的矢量势、emergent 磁场等物理量，揭示了环形坐标的作用与霍普夫荷密度的雅可比表达形式。
2024-05-15 cond-mat.mes-hall nlin.SI
Hopfions in chiral magnets
磁Hopfion是一种三维拓扑孤子，它由一个闭合的扭曲磁Skyrmion弦环组成。数值模拟的结果表明，存在一个稳定的Hopfion在纳米圆柱的手征磁体和显式的解析表达式，提供了一个合理的近似数值计算的Hopfion。提出了一种通过引入界面垂直磁各向异性从目标Skyrmion产生Hopfion的机制。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-th
Topological Hall signatures of magnetic hopfions
磁霍普夫子是一种拓扑保护的三维磁孤子，它由一个在截面轮廓上具有拓扑非平凡自旋织构且接近环面的管子构成。在这里，我们表明，hopfion的局部未补偿的紧急领域导致拓扑霍尔签名，虽然拓扑霍尔效应在全球范围内消失。拓扑霍尔特征可通过磁场或电流切换，并且独立于异常和常规霍尔效应发生。因此，它可以被用来在实验中电学检测hopfions，甚至可以将它们与其他纹理（如skyrmion tubes）区分开来。此外，它可以潜在地用于自旋电子器件。举例来说，我们提出了一个基于hopfion的赛道数据存储设备和模拟的信息载体的hopfion的电检测。
2020-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnonic bending, phase shifting and interferometry in a 2D reconfigurable nanodisk crystal
强相互作用的纳米磁系统是下一代技术的关键，包括可重构磁子和神经形态计算。控制磁化状态和相邻纳米元件之间的局部耦合允许大量的可重新配置功能和许多相关功能。然而，现有的设计通常遭受无法定制元件间耦合后制造和纳米元件限制到一对伊辛类磁化状态。在这里，我们提出了一类新的可重构磁振子晶体纳入纳米盘作为功能元件。磁性纳米盘在宏观自旋和涡旋状态下是至关重要的，允许元件间的耦合被选择性地激活（宏观自旋）或去激活（涡旋）。通过微态工程，我们利用不同的耦合行为和磁能带结构的nanodisks实现可重新编程的磁波导，弯曲，门控和相移整个2D网络。基于纳米盘的磁振子波为基础的计算的潜力证明通过一个全磁振子干涉仪展示XNOR逻辑功能。局部微观状态控制在这里实现通过拓扑磁写入使用磁力显微镜尖端。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall
Hopfion Dynamics in Chiral Magnets
拓扑自旋织构的共振自旋动力学与它们的拓扑性质相关，可以用来理解这种性质。在这项研究中，我们提出了三维拓扑自旋织构的共振自旋动力学，即，尼尔和布洛赫跳。使用微磁学模拟，我们稳定布洛赫和尼尔hopfions体和界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya），分别。我们确定的基态自旋配置的两个hopfions，各向异性，几何约束，和退磁场的影响。为了确定拓扑性质，计算每个自旋纹理的霍普夫数。然后，我们计算了多重磁场作用下自旋进动的共振频率和自旋波模。独特的共振频率和特定的磁场依赖性可以帮助指导实验研究，以确定三维拓扑自旋纹理的手性磁铁时，成像是不可能的。
2021-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Dynamics of Hopfion for Frequency Multiplication
School of Physics and State Key Laboratory of Electronics Thin Films and Integrated Devices, University of Electronics and Science and Technology of China（电子科技大学物理学院及电子薄膜与集成器件国家重点实验室）
研究磁性霍普夫子对微波场的非线性响应，观察到驱动微波场与霍普夫子相互作用时出现高阶谐波，通过选择驱动频率可激发其局域磁振子态，证明了霍普夫子在非线性磁学中的潜在应用价值。
2026-07-09 cond-mat.mes-hall
Writing and storing information in an array of magnetic vortex nanodisks using their azimuthal modes
用微磁学模拟方法研究了多层系统阵列中单个圆盘涡核的开关现象。我们发现，垂直单轴各向异性（PUA）降低了磁涡旋盘中方位模的频率。我们得到了方位角模的磁场强度与频率的相图，作为垂直单轴各向异性值的函数。我们证明了旋转磁场（CW和CCW）的频率等于方位角模式可以用来切换的磁盘阵列中的单个磁盘的涡核。这允许用单个纳米盘阵列获得不同的存储器状态，并且因此通过旋转场的应用写入信息。
2017-10-29 cond-mat.mes-hall
Direct imaging of quantum interference and Non-Abelian entanglement in Hopfion: an magnetic soliton possess loop-like anyonic properties
本研究首次实验揭示个体Hopfion中的量子拓扑效应，确立其作为三维拓扑量子自旋电子学构建模块的潜力，并表明非阿贝尔特性可通过受控编织实现容错量子操作。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Topological characterization of Hopfions in finite-element micromagnetics
本文提出一种规范不变的有限元方法，利用 Biot-Savart 矢量势和方差校正计算三维微磁结构的 Hopf 指数，并通过 Hopfion 向 toron 转变的模拟验证其准确性。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall
Direct imaging of a zero-field target skyrmion and its polarity switch in a chiral magnetic nanodisk
目标Skyrmion是一种磁通闭合自旋织构，具有双重简并性，有望作为下一代通用存储器的二进制状态。虽然它在纳米图案手性磁体中的形成已经被预测，但它的观察仍然具有挑战性。在这里，我们使用离轴电子全息记录图像的目标skyrmions在一个160 nm直径的纳米盘的手性磁铁FeGe。我们比较实验测量与数值模拟，演示两个稳定的简并目标skyrmion基态，具有相反的极性和旋转意义之间的切换，并讨论所观察到的切换机制。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall
Controlling Knot Topology in Magnetic Hopfions via Spin-orbit Torque
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所凝聚体物质科学中心）
通过自旋轨道扭矩动态操控磁霍夫离子的霍夫数，揭示其拓扑转变机制，为拓扑记忆设备提供新思路。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Control of the magnetic hopfion lattice in helimagnet with the external field and anisotropy
该研究建立二维轮廓函数的广义微磁模型，分析外磁场与单轴各向异性对螺旋磁体中 Hopfion 晶格周期和膨胀方向的调控规律。
2025-05-11 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Interaction between magnetic vortex cores in a pair of nonidentical nanodisks
相互作用的磁性纳米物体构成了许多提出的自旋电子器件的一个关键组成部分，从微波纳米振荡器到磁性存储元件。出于这个原因，这种相互作用的机制及其与这些纳米物体之间的距离$d$的依赖性一直是最近几项研究的主题。在目前的工作中，磁涡旋结构的磁性纳米盘之间的相互作用的问题被处理的解析和通过微磁学模拟。得到了两个磁性纳米盘的耦合，在纳米盘具有不同的回转频率的情况下。两个涡核的运动，并因此总磁化$M(t)$的时间依赖性推导出使用Thiele的方程和模拟。磁耦合强度作为每对磁盘之间的距离的函数计算与最近开发的方法，使用磁涡旋回波，类似于NMR自旋回波。这两种方法的结果相差约$10\%$，并可以与多极展开的奇数负幂的$d$，使用一个单一的长期，依赖与距离发现广泛的协议与采用其他技术的研究。还得到了一对不同圆盘的耦合频率随距离的变化关系。
2014-01-15 cond-mat.mes-hall
Two types of metastable magnetic hopfions
本文从微磁学哈密顿量出发，解析证明无界块体磁体中霍普夫指数为1的拓扑孤子存在两种拓扑等价但构型不同的稳定态，并在磁场—单轴各向异性空间中绘制了二者的稳定相图。
2022-02-07 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Stabilization and dynamics of magnetic antivortices in a nanodisk with anisotropic Dzyaloshinskii-Moriya interaction
本文理论研究了各向异性 DMI 在纳米盘中稳定反涡旋的机制，发现其短程特性使反涡旋在 15 nm 半径下仍稳定，并揭示了磁场下位移与涡量/螺旋度的关系及电流驱动的回旋与极性翻转行为。
2024-05-14 cond-mat.mes-hall
Weaving Hopfions from Emergent Monopoles in a Chiral Magnet
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所 emergent matter science 中心）；Hiroshima University（广岛大学）
该研究提出从含涌现单极子-反单极子对的磁托隆生成霍普夫子的机制，经模拟表明电流可实现该转化，揭示了霍普夫子创建的实验可行途径及拓扑纹理生成路径。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Achieving unidirectional propagation of twisted magnons in a magnetic nanodisk array
本文通过微磁模拟和交换作用模型研究一维磁性纳米盘阵列中扭曲磁振子的传播，揭示锯齿形结构中依赖几何相位的非互易性，并据此实现任意非零角量子数TMs的单向传播。
2023-07-14 cond-mat.mes-hall
Spin wave behavior of a novel hopfion-like chiral state in Co/Pt nanodiscs
本文通过微磁模拟在Co/Pt纳米盘中揭示了一种新型类Hopfion手性态，发现其具有非互易自旋波模式，并展示了利用共振自旋波在几纳秒内实现向skyrmion的切换。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall
Confinement-Induced Metastability and Structural Diversity of Hopfions in Chiral Magnetic Films
Hiroshima University（广岛大学）；International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter（螺旋手性超材料可持续发展国际研究所）
研究揭示了chiral磁性薄膜中hopfion的亚稳态与结构多样性，通过三维模拟发现四种孤立hopfion类型，并展示其在受限条件下的稳定性与相变行为。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual spin-wave dynamics in core-shell magnetic nanodisks
利用微磁学模拟方法研究了垂直于盘平面的振荡场驱动下核壳磁性纳米盘中涡旋态的自旋动力学。该纳米盘包括半径为100 nm的Py（Fe 0.2Ni 0.8）核，被50 nm厚的Fe壳包围。傅里叶变换分析表明，Py核和Fe壳分别在基模和高阶径向模处主导自旋波振荡。对于调谐到基本本征频率的振荡驱动场，Py/Fe界面有效地将自旋波激发限制在Py核心区域中。与均匀圆盘相比，这种效应导致明显更快的涡核（VC）反转。我们的工作表明，高阶模式可以驱动更快的VC反转比基本模式，在均匀磁盘中获得的结果形成鲜明对比。随着激发水平高达30 mT，我们发现强非线性自旋波动力学的系统，这导致模式频率红移，因此观察到的最快速的VC反转低于本征频率和VC开关在很宽的频率范围。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
Magnonic Hall Effect and Magnonic Holography of Hopfions
本研究利用微磁学模拟揭示磁 Hopfion 对自旋波的各向异性散射，包括透镜效应、斜散射与 Aharonov-Bohm 效应，并提出以磁振子全息术探测 Hopfion。
2023-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface-Induced Stability of Nontrivial Topological Spin Textures: Unveiling Room-Temperature Hopfions and Skyrmions
本研究针对室温下拓扑自旋纹理稳定难题，通过铁磁体/拓扑绝缘体/铁磁体三层异质结构的界面磁性与几何限制，首次实现零磁场室温下霍普夫子和斯格明子的自发稳定，为磁信息载体及拓扑器件提供新途径。
2025-06-21 cond-mat.mes-hall
Elliptical stability of hopfions in bulk helimagnets
基于变分模型研究经典螺旋磁体中 ${\cal H}=1$ 的 hopfion 椭圆稳定性，发现其稳定性取决于内部结构，且稳定 hopfion 能量低于 $2π$-skyrmion 晶格，可作为成核前驱体，并计算了稳定性图。
2025-05-17 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Commensurate vortex core switching in magnetic nanodisks at Gigahertz frequencies
未来自旋电子学应用的发展需要对磁化动力学有一个彻底和基本的了解。特别令人感兴趣的是磁性纳米盘，其中涡旋状态以稳定的自旋配置出现。在这里，我们专注于如何涡核极化可以通过振荡磁场，施加垂直于磁盘的表面周期性地逆转。通过微磁模拟，我们证明了几个分谐波开关模式的存在，即，芯的开关频率与驱动频率之间的相称比率。这种周期性行为的基本机制取决于磁盘的厚度。对于薄圆盘，由于径向自旋波模式的共振激发，核心周期性切换，而对于厚圆盘，则是由于呼吸模式。然而，两种模式的重叠阻碍了周期性的涡核切换。对于薄圆盘，通过增大圆盘直径，周期性开关所需的阈值场幅度可以降低到约30 mT。与此相反，对于厚盘，最小场在很大程度上不受盘直径的影响，因为只有涡核周围中心区域的能量密度与激发呼吸模式有关。我们的研究结果有助于了解磁纳米盘的开关机制，这是技术上的兴趣，由于其在非易失性存储器设备的潜力。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall
Numerical Studies on Antiferromagnetic Skyrmions in Nanodisks by Means of A New Quantum Simulation Approach
本文采用基于量子物理的自洽模拟方法研究了多层纳米盘上形成的反铁磁skyrmions的磁性。我们发现，如果磁盘是小的和Dzyaloshinsky-Moriya（DM）的相互作用是弱的，一个单一的磁涡旋可能会形成在磁盘平面上。在这种情况下，当进一步考虑垂直于磁盘平面的单轴各向异性时，磁配置保持不变，但磁化强度在该方向上增强，并且在其他两个垂直方向上减小。非常类似地，垂直于盘平面的弱外部磁场不能明显地影响纳米盘的自旋结构;然而，当它足够强时，它可以完全破坏AFM skyrmion。另一方面，通过增加DM相互作用使得盘直径比DM长度大几倍，将在盘平面中形成更多的自组织磁畴，诸如涡旋和条带。它们随着温度的降低而演化，但总是关于正方形晶胞的几何轴对称。我们进一步发现，在这种情况下，引入正常的磁各向异性引起的重构的AFM单涡结构或skyrmion的磁盘平面上，这提供了一种方法来创建和/或稳定这种自旋织构在实验中。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall
Controllable Creation of Skyrmion Bags in a Ferromagnetic Nanodisk
针对磁性薄膜中难以实现斯格明子袋的问题，提出三步构建法，可制备拓扑电荷达40的斯格明子袋，为相关实验及自旋电子学应用提供支撑。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall
Theory of vortex states in magnetic nanodisks with induced Dzyaloshinskii-Moriya interactions
磁性纳米盘中的涡旋态本质上受到表面/界面诱导的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的影响。在微磁学方法中，我们计算了作为磁场、纳米盘的材料和几何参数的函数的涡旋的平衡尺寸和形状。研究发现，Dzyaloshinskiii-Moriya耦合可以显著增加具有“右”手征的涡旋的尺寸，并抑制具有相反手征的涡旋。这允许形成同手性涡旋的螺旋系统作为存储应用的基本元件。
2009-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Field-Driven Evolution of Chiral Spin Textures in Thin Nanodisk of the Helimagnets
利用蒙特卡罗模拟研究了磁场驱动下不同尺寸薄螺旋磁纳米盘中手征自旋织构的演化。结果表明，这种复杂的自旋织构可以简单地看作是面内自旋取向垂直于或平行于边缘的边缘态和具有类似于二维手征磁性薄膜特征的体态的叠加。随着外场的增加，边缘态的平行自旋比例增加，自旋织构最终转变为边缘磁涡旋。Skyrmions的排列强烈地依赖于磁盘的大小。此外，单轴各向异性和偶极耦合在一定范围内能够稳定一个特殊的Skyrmion核的磁涡旋，而盘的尺寸与螺旋态的波长相当。
2012-10-10 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium dynamics of magnetic hopfions driven by spin-orbit torque
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所凝聚物质科学中心）
研究通过自旋-轨道扭矩调控Hopfion的非平衡动力学，揭示了霍普夫数转换的机制及拓扑操控路径。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hyperchaos in a Magnetic Nanodisk Driven by Ferromagnetic Resonance
SPEC, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay（SPEC, 法国原子能和替代能源委员会, 法国国家科学研究中心, 巴黎萨克雷大学）；Department of Electrical Engineering and ICT, University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学电气工程和信息技术系）；LMOPS EA 4423 Laboratory, CentraleSupélec, Université de Lorraine（洛林大学中央理工-苏佩雷克学校 LMOPS EA 4423 实验室）
该研究通过微磁模拟与时间序列分析，证实面外磁化纳米盘在铁磁共振非线性区域可呈现超混沌动力学，揭示其复杂性与量子化自旋波模式数量相关，确立磁子自旋电子纳米器件为非传统信息处理的多功能熵源。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall
Interaction between defect and skyrmion in nanodisk
磁skyrmion是一种具有拓扑保护的稳定磁化结构，有望作为信息载体，但缺陷是不可避免的，对磁skyrmion的稳定和运动起着重要作用。本文研究了纳米盘中的点缺陷和环缺陷对skyrmion稳定性和动力学的影响，其中缺陷是通过局部修改磁性材料参数获得的。考虑到几何约束和钉扎效应的共同作用，我们证明了Skyrmion的择优位置是缺陷类型和Skyrmion与点缺陷之间距离的函数。我们还表明，由于圆对称的环缺陷的存在下，skyrmion尺寸的限制效果。最后，在自旋转移纳米振荡器的应用中，我们证明了skyrmion可以在纳米盘中被钉扎或旋转，并且振荡器的频率可以通过环缺陷在很大范围内改变。这些发现提供了一个完整的理解之间的相互作用skyrmion和缺陷的限制几何形状，并可能提供一个很好的策略，skyrmion振荡器的设计。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall
Dynamics of Vortex Core Switching in Ferromagnetic Nanodisks
采用微磁学模型研究了具有单涡旋基态的纳米级坡莫合金盘中磁涡旋芯翻转的动力学过程。当具有适当强度和持续时间的平面内磁场脉冲施加到涡旋结构时，在原始涡核附近产生圆形涡和反涡。随后，涡旋-反涡旋对湮灭。在湮灭点产生自旋波，并通过整个元件传播;系统的松弛状态是具有切换涡核的单涡状态。
2006-11-25 cond-mat.mes-hall
Eigenmodes of twisted spin-waves in a thick ferromagnetic nanodisk
磁涡旋是拓扑非平凡的，通常存在于铁磁纳米盘中。到目前为止，三类自旋波本征模，在铁磁纳米盘中已经识别出了旋向、方位角和径向模式。在这里，使用微磁学模拟和分析计算，我们揭示了扭曲的自旋波模式在厚坡莫合金（Ni0.8Fe0.2）纳米盘。扭曲的自旋波携带拓扑电荷，其符号取决于纳米盘中磁涡旋的核心极性。通过在样品的一端施加旋转磁场，我们观察到连续产生的扭曲的自旋波，具有特征的螺旋相前和携带拓扑电荷l = 1，-1，2和-2。用解析方法导出了扭转自旋波的色散关系，其结果与微磁学数值计算符合得很好。
2022-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral Light-Matter Interactions with Thermal Magnetoplasmons in Graphene Nanodisks
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；POLIMA—Center for Polariton-driven Light–Matter Interactions, University of Southern Denmark（极化子驱动光-物质相互作用中心，南丹麦大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（丹麦高等研究院，南丹麦大学）；Instituto de Química Física Blas Cabrera (IQF), CSIC（布拉斯·卡布雷拉物理化学研究所，西班牙国家研究委员会）
研究通过石墨烯纳米环中的热磁等离子体实现强手性光-物质相互作用，利用磁光响应与等离子体增强特性，提供可调谐的强手性吸收和发射能力。
2024-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin dynamics of anisotropic azimuthal modes in heterogeneous magnetic nanodisks
众所周知，坡莫合金纳米盘中磁涡旋态的方位角自旋波模具有圆对称性。直觉上，具有磁晶各向异性的磁性材料与方位角模式的圆对称性不相容。然而，在这篇文章中，我们报告立方方位角模式在异质纳米盘组成的坡莫合金核心和铁壳。方位角模的四重对称性是由于坡莫合金芯和Fe壳之间的交换和静磁相互作用。与圆形方位角模式的结果相比，在立方方位角模式的激励下，涡旋开关发生得更快。在Py区，受感生立方各向异性的影响，涡核的回转路径变为正方形。我们还发现了涡核尺寸和涡度的周期性振荡。我们的研究结果可能为利用异质磁性纳米结构的自旋电子学应用提供一条新的途径。
2019-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complex Structure of Triangular Graphene: Electronic, Magnetic and Electromechanical Properties
我们研究了石墨烯纳米盘（纳米尺寸三角形石墨烯）的电磁性质以及石墨烯纳米结的机电性质。纳米盘是由石墨烯制成的纳米磁体，其对诸如杂质和晶格缺陷的扰动是鲁棒的，其中铁磁有序由Lieb定理保证。我们可以通过自旋过滤器产生自旋电流，并通过由石墨烯纳米盘制成的自旋阀、自旋开关等自旋电子器件对其进行操纵。我们已经分析了纳米盘阵列，它具有多简并的完美平坦带，是铁磁体。通过连接两个三角形的石墨烯角，我们提出了一个纳米机械开关和旋转器，它可以通过测量两个角之间的电流来检测微小的角度旋转。利用锯齿形纳米带的应变诱导Peierls跃迁，我们还提出了一种纳米机械拉伸传感器，其中电导可以通过纳米尺度的拉伸来关闭。
2011-01-19 cond-mat.mes-hall
Three-dimensional topological orbital Hall effect caused by magnetic hopfions
本文预测磁性 hopfion 可诱导三维拓扑轨道霍尔效应，并以 Hopf 指数标识该响应，为器件中探测 hopfion 及实现大轨道转矩提供电子学特征。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmions in CeFeB Amorphous Nanodisks
稀土Fe B永磁体由于其优异的室温磁性能而常被使用。这些元素的高价促使一些研究人员寻找新的替代品。铈是稀土元素中最丰富、最廉价的元素，因此，近年来以铈为基的合金性能的研究成为热点。在这项工作中，我们研究了CeFeB纳米盘在Dzyaloshinskii Moriya相互作用下的磁化行为。我们证明了拓扑结构，特别是Neel skyrmions，可以在这类系统中自发成核。我们还研究了有限温度下skyrmions的行为。我们证明了CeFeB纳米盘可以在室温下托管磁skyrmions。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Barriers for Thermally Activated Magnetization Reversal in Perpendicularly Magnetized Nanodisks in a Transverse Field
针对垂直磁化磁隧道结，研究通过解析与数值计算揭示了横向场下纳米盘热激活磁化反转的能垒机制，发现大直径下非均匀反转主导且过渡态呈S型磁化分布，为设计随机比特流提供了依据。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
