Magnetic skyrmions in confined geometries : effect of the magnetic field and the disorder
我们报告的横向约束和垂直的磁场上孤立的室温磁skyrmions溅射Pt/Co/MgO纳米轨道和纳米点的效果。我们表明，skyrmions的大小可以很容易地调整，通过发挥上的横向尺寸的纳米结构，并通过使用外部磁场振幅的几个mT，这允许达到100 nm以下的直径。我们的XMCD-PEEM观测也突出了钉扎在平面外磁场下对skyrmions尺寸和稳定性的重要作用。微磁模拟表明，通过考虑具有局部各向异性变化的薄膜晶粒结构，可以很好地解释局部钉扎的影响，并很好地再现了skyrmion直径对磁场和几何形状的依赖性。
2017-06-13 cond-mat.mes-hall
Dynamics of skyrmionic states in confined helimagnetic nanostructures
在受限的螺旋纳米结构中，不完整和孤立的skyrmion态形式的skyrmion态可以在没有外部磁场和磁晶各向异性的情况下作为基态出现。本文研究了薄膜FeGe圆盘样品中Skyrmion态的动力学性质（共振频率和相应的本征模）。在基于有限元的微磁模拟中，我们采用了两种不同的方法：特征值法和衰荡法。本征值法允许我们识别所有的谐振频率和相应的本征模式，可以存在于模拟系统。然而，使用特定的实验上可行的激发只能激发有限的本征模集。正因为如此，我们执行振铃模拟，类似的实验设置使用面内和面外激励。此外，我们还报道了共振频率与外加偏磁场和圆盘样品直径的非线性关系，并讨论了skyrmion态可能的反转模式。我们比较了不完整的skyrmion和孤立的skyrmion状态的功率谱密度，并观察到几个关键的差异，可以有助于在样品中存在的状态的实验识别。我们测量的FeGe吉尔伯特阻尼，并使用其值，我们确定什么本征模可以预期在实验中观察到。最后，我们表明，忽略退磁能量的贡献或忽略的磁化变化的膜外方向-虽然没有改变本征模的磁化动态显着-改变其谐振频率大幅。除了有助于理解skyrmionic态物理学，这个系统的工作可以作为一个指导的实验识别skyrmionic态在有限的helmagnetic纳米结构。
2017-01-30 cond-mat.mes-hall
Skyrmion states in thin confined polygonal nanostructures
最近的研究表明，skyrmionic状态可以在薄膜FeGe盘纳米结构的稳定施加的磁场的情况下的基态。在这项工作中，我们通过调查在多大程度上这种稳定的skyrmion结构通过限制存在于几何形状，不匹配的圆柱对称的skyrmion -如正方形和三角形，推进这种理解。使用模拟，我们表明，skyrmionic状态可以形成基态的范围内的系统尺寸在三角形和正方形的FeGe纳米结构的$10\,\text{nm}$厚度的情况下，在没有外加电场。我们进一步提供的数据，以协助我们的预测的实验验证;模仿一个实验中，该系统是饱和的一个强大的应用领域之前，该领域被删除，我们计算的时间演变，并显示最终的平衡配置的磁化场，从一个统一的对齐。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall
Simulation of current-induced microwave oscillation in geometrically confined domain wall
通过同时求解自旋积累的Landau-Lifshitz-Gilbert方程和扩散方程，研究了直流电流作用下几何受限畴壁的磁化动力学.我们发现，畴壁的振荡运动是由自旋转移力矩驱动的，直流电流被转换为交流电压信号。结果表明，几何约束畴壁可以作为微波振荡源。
2009-03-06 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic study of skyrmion stability in confined magnetic structures with perpendicular anisotropy
Skyrmions是一种新兴的自旋拓扑结构，在未来的数据存储和自旋电子学应用中具有潜在的革命性意义。磁性材料中Skyrmion的存在和稳定性通常与块状磁体或缺乏反转对称性的磁性薄膜中Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）的存在有关。虽然已经提出了一些方法来产生孤立的skyrmions在薄膜与自旋电子器件，一个彻底的研究条件下，skyrmions将保持稳定，以便在集成的自旋电子器件中进行操作仍然是一个悬而未决的问题。这种结构的稳定性被认为是垂直磁各向异性（PMA）、磁致伸缩以及几何结构与静磁学之间的相互作用的理想组合的结果。在目前的工作中，我们展示了一些微磁性的结果，支持以前的实验观测磁skyrmions在自旋阀堆栈具有广泛的范围内的磁电阻值。通过对钴基盘的微磁学模拟，我们得到了不同PMA、不同介电常数和几何参数下的磁基态组态。Skyrmion数，对应的拓扑电荷，计算在所有情况下，并确认发生孤立的，稳定的，轴对称的skyrmion的几种组合的dielectric和各向异性常数。在磁盘的skyrmions的稳定性，然后在磁场和自旋极化电流下，在有限的温度下，突出这些自旋织构在自旋电子器件的适用性的限制。
2017-09-22 cond-mat.mes-hall
Skyrmion spin transfer torque due to current confined in a nanowire
在这项工作中，我们计算的扭矩场在铁磁体与金属纳米线接触时，skyrmion是存在的。如果纳米线足够窄，则电流由单个导带承载。在这个制度的经典扭矩模型打破了，我们表明，自旋转移扭矩驱动的skyrmion移动在一个不同的方向比经典模型预测。然而，在单带制度中以一定速度移动skyrmion所需的电荷电流量类似于经典的扭矩模型，其中隐含地假设电流传输由许多导带。由于单带的完美极化，单带机制更有效地从电荷电流产生自旋电流，但从自旋电流产生转矩的效率较低。然而，即使在器件接触之间没有净电荷或自旋电流流动的情况下，也可以利用单带机制来移动skyrmions。我们也已经能够恢复的经典极限考虑合奏只有几个电子状态。在这个限制，我们已经发现，电子扩散需要考虑，即使在弹道纳米线由于skyrmion结构上的电子电流的影响。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall
Degeneracies and fluctuations of Néèl skyrmions in confined geometries
最近在具有垂直磁各向异性的层状磁性材料中发现了可调的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，使它们成为在高温下稳定和操纵skyrmions的有希望的候选者。在这篇文章中，我们使用蒙特卡罗模拟来研究这些材料中skyrmions对热涨落和有限尺寸效应的鲁棒性。我们发现，在有限的几何形状和有限的温度skyrmions是目前在很大一部分的相图。此外，我们发现，封闭的几何形状有利于螺旋相的skyrmion相比，无限大的系统。在通过skyrmion相位调谐磁场时，系统通过不同数量的skyrmion、伸长和半skyrmion以及螺旋状态的状态经历磁结构中的级联跃迁。我们考虑如何量子和热波动解除发生在这些过渡的简并，并发现，具有更多的skyrmions的状态通常是有利于波动少skyrmions的状态。最后，我们评论通过拓扑和异常霍尔效应的各个阶段的电气检测。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Structural transition of skyrmion quasiparticles under compression
外部驱动力和粒子间相互作用的竞争对受限几何中拓扑准粒子的静态和动态性质具有重要影响。在这里，我们研究的动力学粒子的skyrmion下的电流诱导的压缩，skyrmion稳定在一个密闭的空间，并形成一个skyrmion固体。我们发现，纳米尺度的skyrmion的晶格结构转变可以诱导的压缩，这取决于初始的晶格配置和压缩水平。具有强Skyrmion-Skyrmion排斥的Skyrmion固体中的压缩效应可以产生表现出Skyrmion密度突变的波前，该波前可以根据压缩水平通过Skyrmion固体传播。此外，压缩skyrmion固体表面上的skyrmion链只要保持在驱动区域内，就可以沿表面进行快速而稳定的运动。由于Skyrmion-Skyrmion的破坏性碰撞，一些Skyrmion可能会在压缩过程中坍塌，这主要发生在驱动区和压缩区之间的Skyrmion注入边界附近。我们的结果对于理解具有非平凡拓扑的准粒子的压缩物理是有用的。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall
Bias-field control of the Neel skyrmion nonlinearity in a confined nanostructure
Kotel’nikov Institute of Radio-Engineering and Electronics of RAS（俄罗斯科学院科捷利尼科夫无线电电子研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)（莫斯科物理技术学院（国立大学））；Bauman Moscow State Technical University（鲍曼莫斯科国立技术大学）；National Research University Moscow Power Engineering Institute（莫斯科动力学院国立研究大学）
该研究在广义 Thiele 模型框架下，探究偏置磁场对圆柱形 Néel 斯格明子基振荡器非线性特性的调控，发现磁场可调控响应频率、改变非线性频移并使非线性系数在临界值处反转，为神经形态应用提供了可调谐计算元件的前景。
2026-09-07 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effect of skyrmion crystal confined in a magnetic disk
本文从理论上提出磁盘中受限旋转斯格明子晶体在温度梯度下可产生径向自旋动势，从而实现热到电的转换，为自旋电子学热电器件提供新思路。
2023-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ground state search, hysteretic behaviour, and reversal mechanism of skyrmionic textures in confined helimagnetic nanostructures
磁Skyrmions有可能为低功耗，高密度数据存储和处理提供解决方案。开发基于skyrmion的器件的主要挑战之一是skyrmion在受限的螺旋磁性纳米结构中的磁稳定性。通过对平衡态的系统研究，利用包含退磁效应的全三维微磁模型，证明了在零外部磁场和无磁晶各向异性的情况下，skyrmionic织构是helimagnetic薄膜纳米结构的最低能态.我们还报道了非基态平衡构型的亚稳区。我们发现，brackyrmionic纹理进行滞后行为之间的两个能量等效的skyrmionic状态具有不同的核心取向，即使在没有磁晶和退磁为基础的形状各向异性，这表明存在的Dzyaloshinskiii-Moriya为基础的形状各向异性。最后，我们表明，skyrmionic纹理核心反转动力学的布洛赫点的出现和传播。
2015-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral Edge Currents for ac Driven Skyrmions in Confined Pinning Geometries
本研究证明在受限钉扎几何中，交流驱动的斯格明子晶格在弱钉扎通道边缘产生由跳跃轨道承载的手性边缘电流，其大小可通过驱动参数调控，且对无序具有鲁棒性，为控制斯格明子运动提供了新方法。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Periodic transitions of topological charge in skyrmions confined within FeGe and Co/Pt nanodisks
本研究探讨了在FeGe和Co/Pt纳米圆盘中，通过施加振荡磁场诱导斯格明子拓扑荷周期性反转的动力学机制，为基于斯格明子器件的节能控制提供了潜在途径。
2025-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Skyrmion automotion in confined counter-sensor device geometries
提出一种基于斯格明子的多圈传感器-计数器概念，利用受限几何中的边界力与拓扑动力学产生自运动，并通过微磁模拟和 Thiele 方程加以研究。
2022-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tilted chiral spin textures in confined nanostructures with in-plane magnetic anisotropy
本研究通过微磁学模拟发现，纳米受限效应与面内磁各向异性可在磁性纳米结构中诱导倾斜手性自旋织构，实现拓扑态的磁场调控，为自旋纳米器件开发提供新方向。
2025-01-08 cond-mat.mes-hall
Nano-scale magnetic skyrmions and target states in confined geometries
对具有破缺反转对称性的磁性系统的研究受到了被称为skyrmions的粒子状配置的实验证明的刺激，其非平凡的拓扑性质使其成为自旋电子技术的理想候选者。这类材料使Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interactions）有利于手性构型的稳定。材料工程的最新进展表明，在有限的几何形状，它是可能的稳定skyrmionic配置在零场。此外，已经表明，在基于Ir（111）表面顶部的Pd/Fe双层的系统中，skyrmion的直径可以小到几纳米。在这项工作中，我们提出了小Pd/Fe和Pd $_2$ /Fe岛的Ir（111），表现出各种不同的自旋织构，可以使用离散自旋模拟再现扫描隧道显微镜测量。这些配置包括skyrmion和skyrmion类国家与额外的自旋旋转，如目标状态，这已经感兴趣，由于其有前途的动力学性质。此外，使用模拟，我们分析了这些skyrmionic纹理的稳定性作为一个功能的岛屿大小，应用领域和边界条件的系统。了解的参数和条件影响这些磁结构的稳定性，在有限的几何形状是至关重要的发展，积极有效的和最佳尺寸的skyrmion为基础的设备。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Current-induced H-shaped-skyrmion creation and their dynamics in the helical phase
不可避免的斯基尔米恩赛道般的应用的基本原则不仅是他们沿着一维通道的限制运动，而且他们的控制创建和湮灭。螺旋磁铁被认为可以自然地限制skyrmion沿着螺旋形成的轨道运动，这也允许高速skyrmion运动。我们提出了一个协议，在螺旋背景中创建拓扑磁结构。我们还分析了稳定性和电流驱动运动的skyrmions在螺旋背景与平面内单轴各向异性固定的螺旋方向。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall
Current-driven skyrmion Depinning in Magnetic Granular Films
我们考虑了颗粒磁性薄膜中磁skyrmions的电流驱动运动。该研究采用微磁学建模和基于Thiele形式主义的唯象分析。值得注意的是，无序增强了有效的skyrmion霍尔效应，这取决于驱动力的大小（电流密度和非绝热性参数）。起源是沿晶界的skyrmion的滑动运动，其次是钉扎和脱钉在晶粒交界处。在这个去钉扎过程中可能会发生侧跳。此外，触发Skyrmion运动的临界电流取决于微晶相对于Skyrmion尺寸的相对尺寸。最后，当skyrmion轨迹被非绝热马格努斯力限制在边缘时，临界电流密度可以显著降低。我们的结果意味着窄的纳米线具有较高的skyrmion迁移率。
2019-02-14 cond-mat.mes-hall
Sub-100 nm Skyrmions at Zero Magnetic Field in Ir/Fe/Co/Pt Nanostructures
磁性Skyrmions是最近在室温（RT）下在多层薄膜中观察到的手性自旋结构。它们的拓扑稳定性应该能够在有限的几何形状中实现高度可扩展性-这是器件应用的一个热门属性。虽然已经有无数的理论预测关于100纳米以下的skyrmions局限在点的现象，在实践中，它们的形成在没有外部磁场和限制的演变仍然有待建立。在这里，我们证明了在宽范围的磁性和几何参数下，在零场（ZF）下Ir/Fe（x）/Co（y）/Pt纳米点中的亚100 nm RT skyrmions的约束诱导稳定性。ZF skyrmion尺寸可以小至~50 nm，并且随着点尺寸和磁性参数变化4倍。至关重要的是，具有不同热力学稳定性的skyrmions表现出明显不同的限制现象。这些结果建立了一个全面的基础skyrmion现象在纳米结构，并提供直接的方向，利用其性能在纳米器件。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling skyrmion bubble confinement by dipolar interactions
大skyrmion气泡在有限的几何形状的各种尺寸和形状的调查，通常在几个微米的范围内。研究了两种根本不同的情况，以解决偶极-偶极相互作用的作用：（I）当小几何形状之外没有磁性材料时，以及（II）当几何形状嵌入具有均匀磁化的膜中时。结果发现，Skyrmion气泡的优先位置可以通过几何形状来控制，这比材料参数的局部变化具有更强的影响。此外，可以使用在小几何形状外部的磁化方向的独立切换来进一步操纵这些优选位置，特别是相对于边缘。我们通过数值计算表明，所观察到的skyrmion气泡和结构边缘之间的相互作用，包括整体定位的气泡是完全由偶极-偶极相互作用控制。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall
Topological characterization of dynamic chiral magnetic textures using machine learning
最近提出的自旋电子器件使用磁skyrmions作为信息位。对这些手性磁性物体的可靠检测是必不可少的要求。然而，磁skyrmions的高迁移率导致其在有限温度下的随机运动，这阻碍了拓扑数的精确测量。在这里，我们展示了人工神经网络的成功训练，以重建的skyrmion数在有限的几何形状从时间积分，降维数据。我们的研究结果证明了从时间平均测量中恢复拓扑荷的可能性，因此模糊的动态Skyrmion系综，这与实验结果的解释，基于Skyrmion的计算和记忆概念直接相关
2022-04-01 cond-mat.mes-hall
Dynamic Skyrmion-Mediated Switching of Perpendicular MTJs: Scaling to 20 nm with Thermal Noise
在受限几何中产生和湮灭skyrmions的一种方法是使用电压控制磁各向异性（VCMA）[1，2，3]。先前的研究表明，在存在室温热噪声和晶粒间各向异性变化的情况下，可以通过创建并随后消除中间skyrmion态[4]来实现垂直磁性隧道结（p-MTJ）的软层中从上到下状态的鲁棒电压控制铁磁反转[4]。然而，当缩放到20 nm时，热噪声可以消除skyrmions，例如，通过随机地将核心移向纳米结构的边界。在这项工作中，我们研究了三个不同尺寸的p-MTJ，特别是横向尺寸为100 nm，50 nm和20 nm，并研究了开关行为的变化，随着尺寸的减小。特别是，我们的重点是调查在何种程度上skyrmion介导的开关方案可以采用低于50 nm的横向尺寸在热扰动的存在下。
2020-03-28 cond-mat.mes-hall
DC spinmotive force from microwave-active resonant dynamics of skyrmion crystal under a tilted magnetic field
我们从理论上证明，在倾斜磁场下激发限制在准二维磁体中的skyrmion晶体的微波激活自旋波模式，可以产生具有大直流分量的时间振荡自旋驱动电动势或电压。当微波频率调谐到Skyrmion晶体的称为“旋转模式”和"呼吸模式”的特殊自旋波模式的本征频率时，振荡电压的DC分量和AC幅度显著增强，而DC分量的符号取决于微波极化和自旋波模式。这些结果提供了一种有效的手段，通过使用skyrmion托管磁体将微波转换为直流电压，并通过调谐微波频率来切换电压的符号，这是自旋电子器件的重要功能。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall
Current-driven motion of magnetic domain-wall skyrmions
本文理论研究铁磁条带中电流驱动畴壁斯格明子的运动，揭示其运动方向依赖电流方向，并基于此提出赛道存储架构。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall
Intrinsic conformal order revealed in geometrically confined long-range repulsive particles
本文基于六角盘模型分析了长程排斥产生的非均匀性，揭示了力学平衡下粒子堆积的本征共形序及其受拓扑缺陷保护的特性，为利用长程力创造新型粒子堆积提供了新可能。
2024-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quantum Dynamics of Skyrmions in Chiral Magnets
我们研究了Skyrmion在手征磁性绝缘体中的量子传输，通过将微磁运动方程推广到有限温度的路径积分形式，使用场论工具。将Skyrmion的中心提升为动力学量，Skyrmion组态周围的涨落引起Skyrmion运动的时间依赖性阻尼。从阻尼核的频率依赖性，我们能够识别Skyrmion质量，从而提供了一个微观的描述Skyrmion的运动学性质。当存在缺陷或施加磁阱时，即使在极小的温度下，Skyrmion质量也会获得与有效自旋成比例的有限值。我们证明了一个Skyrmion在一个磁阱提供的约束几何行为作为一个大质量的粒子，由于其准一维的限制。一个额外的量子质量项的预测，独立的有效自旋，具有明确的温度依赖性，即使在零温度下仍然有限。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Current-induced skyrmion dynamics in constricted geometries
磁skyrmion是在手征磁体中观察到的具有量子化拓扑数的涡旋状自旋结构，由于可以用超低电流密度控制它们的运动，因此在自旋电子学中具有潜在的应用前景。为了实现基于skyrmion的自旋电子器件，必须了解skyrmion在受限几何中的运动。在这里，我们通过微磁模拟表明，在几何边界的存在下，电流感生运动的skyrmions是非常不同的，从一个无限的平面。在一个有限宽度的通道中，横向限制导致skyrmion速度作为类似于铁磁体中的畴壁的电流的函数的稳态特性，而瞬态行为取决于skyrmion从边界的初始距离。此外，我们表明，单skyrmions可以创建一个简单的压缩几何形状的板状试样的适当的大小和几何形状的电流。这些发现可以指导基于skyrmion的设备的设计，其中skyrmion被用作信息载体。
2013-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Experimental observation of one-dimensional motion of interstitial skyrmion in FeGe
维度和拓扑结构之间的相互作用通过奇异的纹理形态和新颖的动力学表现在磁性中。自由磁Skyrmion在电流作用下表现出Skyrmion霍尔效应。一旦将其限制在一维（1D）沟道中，Skyrmion霍尔效应将被抑制，并且电流驱动的Skyrmion速度将被非绝热自旋转移矩\b{eta}提高。在这里，我们的实验表明，条纹的空间调制自旋螺旋作为自然的1D通道，以限制skyrmion。以FeGe为基准，通过几何切口产生间隙Skyrmion，并在没有Skyrmion霍尔效应的情况下稳定运动。由于FeGe中存在大的\b{eta}，一维Skyrmion的电流-速度曲线的斜率几乎提高了一个数量级。在其他拓扑缺陷中也观察到该特征。利用一维skyrmion动力学将是一个非常有前途的路线，实现拓扑自旋电子器件。
2022-12-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast generation and dynamics of isolated skyrmions in antiferromagnetic insulators
基于原子自旋动力学模拟，我们报道了在受限几何条件下超快产生单个反铁磁（AFM）skyrmion。这一过程是通过短激光脉冲产生的非热逆法拉第效应所诱导的有效磁场来实现的。由此产生的磁场可以核一个孤立的skyrmion作为一个拓扑保护的亚稳态在共线反铁磁体与小Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。一个单一的skyrmion的半径示出增加，通过施加均匀的直流磁场和在增加的温度。为了研究原子力显微镜可能的自旋热电子学现象，我们研究了skyrmion动力学下施加的温度梯度分析和数值。反铁磁skyrmions纵向移动向较热的区域，但相比之下，小skyrmions在非常低的阻尼制度向较冷的一侧移动，无论交错的拓扑电荷数，速度比它们的铁磁对应物快得多。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Information dynamics, natural computing and Maxwell's demon in two skyrmions system
Graduate School of Engineering Science, Osaka University（大阪大学工学研究科）；Center for promotion of Advanced Interdisciplinary Research, Osaka University（大阪大学先进交叉研究推进中心）；National Institute of Information Technology and Science, Advanced ICT research Instittute（信息技术科学国立研究所高级ICT研究所）；WPI Advanced Institute for Materials Research (AIMR), Tohoku University（东北大学WPI材料研究高等研究院）；ULVAC-Osaka University Joint Research Laboratory for Future Technology, Osaka University（大阪大学未来技术联合实验室）；Graduate School of Engineering, University of Fukui（福井大学工学研究科）
本文实验分析室温双磁斯格明子系统的概率信息流与非马尔可夫特性，验证其有限 XOR 计算能力，并据此提出全固态内置麦克斯韦妖。
2025-06-15 cond-mat.mes-hall
Thermal Stability of Skyrmion Tubes in Nanostructured Cuboids
本研究利用洛伦兹TEM直接观测FeGe纳米长方体中的斯格明子管，结合微磁模拟揭示其在受限几何中的热稳定机制及场冷诱导的亚稳态扩展区域。
2025-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Shear Banding, Intermittency, Jamming and Dynamic Phases for Skyrmions in Inhomogeneous Pinning Arrays
本研究探讨非均匀钉扎阵列中斯格明子驱动的动态相，发现剪切带、间歇流动及堵塞效应，并绘制了相图以揭示钉扎强度、密度和马格努斯力的影响。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmionium meta-matter: a topologically heterogeneous magnetic crystal with emergent hybrid dynamics
Hiroshima University（广岛大学）；International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter（带结手性超材料可持续发展国际研究所）
Skyrmionium meta-matter通过拓扑异质磁性晶体实现混合动力学，为可重构磁共振和自旋电子应用提供新平台。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Topological Defect Dynamics Mediating 2D Skyrmion Lattice Melting
本文利用动态克尔显微镜实时实空间成像受限二维斯格明子晶格的两步熔化过程，揭示拓扑缺陷和位错动力学，并发现位错扩散系数比斯格明子高数个数量级。
2025-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermal Brownian Motion of Skyrmion for True Random Number Generation
真随机数发生器（TRNG）由于在信息传输和加密中的广泛应用而受到广泛关注。由TRNG生成的真随机数通常应用于信息安全核心的加密算法或安全协议。最近，TRNG也被用于新兴的随机计算范例中以降低功耗。粗略地说，TRNG可以分为基于电路的，例如，振荡器采样或直接噪声放大;以及基于量子物理的，例如，光电效应。前者通常需要大面积并且具有大功耗，而后者是固有随机的，但是更难以实现并且通常需要额外的后处理电路。最近，磁skyrmion已成为一个很有前途的候选人，实现TRNG，因为它们的纳米尺寸，高稳定性，和内在的热布朗运动动力学。在这项工作中，我们提出了一个TRNG的基础上连续skyrmion热布朗运动在一个封闭的几何在室温下。通过周期性地检测Skyrmion的相对位置，可以容易地获得真正的随机比特流，而不需要额外的电流脉冲。更重要的是，我们实现了一个概率可调的TRNG，其中所需的比例0和1可以通过添加各向异性梯度通过电压控制的磁各向异性（VCMA）效应。利用微磁学模拟验证了基于Skyrmion的TRNG的行为。美国国家标准与技术研究所（NIST）的测试结果表明，我们提出的随机数发生器是TRNG具有良好的随机性。该研究为TRNG的高效实现提供了新的视角。
2019-11-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum Dynamics of Magnetic Skyrmions: Consistent Path Integral Formulation
我们提出了一个路径积分形式的内禀量子动力学的磁skyrmions耦合到一个热背景的磁涨落。在将Skyrmion的集体坐标$\boldsymbol{R}$提升为动态变量并积分出磁振子热浴后，我们导出了带有非局域阻尼项的$\boldsymbol{R}$的广义运动方程，该方程描述了有限温度下稳态Skyrmion动力学。本质上是温度依赖性的，固有阻尼示出起源于耦合的热激活磁振子模式的绝热势驱动的刚性skyrmion运动，这可以被视为另一种表现形式的新兴电动力学固有的拓扑磁纹理。我们进一步认为，对角分量的阻尼项作为源的耗散和惯性，而其非对角分量修改的磁skyrmion的回旋运动。通过对手征铁磁体晶格自旋模型的数值计算，研究了周期性和受限几何中本征阻尼随磁场变化的温度行为。固有阻尼被证明是高度非本地的，揭示其量子力学性质，随着温度的升高变得更加明显。在高温下，当磁振子占据因子是大的，固有阻尼示出产生一个修改后的Thiele方程与额外的非局部耗散和质量项，表现出几乎线性的温度行为。我们的结果提供了一个微观背景的半经典磁化动力学和建立一个框架，了解自旋热电子学效应的拓扑磁织构。
2022-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Bimeron nanoconfined design
我们报告的拓扑双重子激发在受限几何的稳定性。通过对强Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用铁磁体的蒙特卡罗模拟，发现了混合Skyrmion-bimeron相的形成.在自旋晶格中产生的空位网格极大地改变了拓扑激发的图像，并允许人们在形成纯双介子晶格和skyrmion晶格之间进行选择。我们发现，菱形元格提供了一个自然的环境，稳定的双重子激发。这样的菱形几何形状即使在没有磁场的情况下也可以保护拓扑状态。
2018-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Robust cycloid crossover driven by anisotropy in the skyrmion host GaV$_\mathbf{4}$S$_\mathbf{8}$
本文报道了多铁性材料$\mathrm{GaV_4S_8}$在单轴各向异性影响下的旋轮线调制自旋织构的反常磁化动力学。线性交流磁化率[ $χ_{1ω}^{\prime}(T,H)$ ]、交流磁损耗[ $χ_{1ω}^{\prime\prime}(T,H)$ ]和非线性交流磁响应[ $M_{3ω}(T,H)$ ]的温度和磁场依赖性在频率范围$f = 10-10000$ Hz的磁相图上进行了检查。根据最近的理论，轴向晶体对称下的skyrmion涡旋被限制在特定的方向上，从而增强了对倾斜磁场和改变自旋动力学的鲁棒性。我们表征了每个自旋织构的磁响应，发现即使在多畴状态下，与立方系统中的布洛赫型skyrmion相比，Néel skyrmion晶格的动态刚度也有所增强。在最近的小角度中子散射实验中，在降低温度时观察到摆线节距的强烈变化的相同相位区域出现异常$M_{3ω}$和强耗散[White等人，物理修订版B 97，020401（R）（2018）]。在这里，我们表明，强各向异性也驱动一个扩展的交叉的零场摆线纹理$\mathrm{GaV_4S_8}$。这些动态签名的频率依赖性是一致的一个强大的非谐自旋纹理表现出相关域的安排。这些结果支持了磁各向异性在增强拓扑自旋织构的刚性方面的重要作用。
2020-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
