Current-induced viscoelastic topological unwinding of metastable skyrmion strings
在MnSi块体手性磁体中，直径为17 nm的磁skyrmion弦以晶格的形式出现，穿透样品厚度为10- 1000 μ m。虽然这样一束Skyrmion弦在随机钉扎势的影响下开始运动时可能会表现出复杂的软物质动力学，但细节仍然非常难以捉摸。在这里，我们表明，一个亚稳态skyrmion弦晶格拓扑解旋下的应用程序的脉冲电流的3- 5x 106 A m-2，而不是被运输，证明了拓扑霍尔效应的测量。拓扑展开发生的临界电流密度以上是一个较短的脉冲宽度较大，让人想起的粘弹性特性伴随着在畴壁运动中观察到的钉扎蠕变过渡。数值模拟表明，电流诱导的已分段的skyrmion弦脱钉启动的拓扑解旋。因此，在研究电流引起的运动时，Skyrmion-string长度是一个需要考虑的因素。
2017-11-09 cond-mat.str-el
Metastable solitonic states in the strained itinerant helimagnet FeGe
拉伸应变是一个很有前途的工具，通过可调控制的磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手征helimagnets的磁孤子纹理的创建和操纵。在这里，通过使用原位共振小角X射线散射，我们证明了skyrmion和手征孤子晶格可以实现亚稳态在FeGe片层作为不同的状态，甚至同时通过结合拉伸应变和磁场在不同的方向上的变形。在分析模型的框架下讨论了小角散射数据，该模型足以描述孤子晶格的实验结果。利用实验结果和解析理论，对小角散射实验中亚稳态skyrmions在垂直磁场中的解旋现象进行了微磁学模拟分析。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion formation in a bulk chiral magnet at zero magnetic field and above room temperature
我们报道了在$β$ -Mn型手性磁体Co $_9$ Zn $_9$ Mn $_2$中，Skyrmion在很宽的温度范围内（包括室温）通过场冷却通过热力学平衡Skyrmion相实现亚稳态，该相存在于转变温度$T_\mathrm{c}$ $\sim$ 400 K以下.曾经产生的亚稳态skyrmion在室温和室温以上的零磁场下都能存活。这种在宽温度和磁场范围内的稳定Skyrmions证明了拓扑结构的关键作用，并为Skyrmions在大块手征磁体中的技术应用迈出了重要的一步。
2017-09-23 cond-mat.str-el
Stability and Metastability of Skyrmions in Thin Lamellae of Cu$_2$OSeO$_3$
本文报道了两个200 nm厚的Cu $_2$ OSeO $_3$薄片在平行于[110]或[100]晶面外方向的磁场作用下的skyrmion晶格的小角X射线散射（SAXS）测量结果。我们的测量结果表明，在这两个样品中的平衡skyrmion相显着扩大相比，散装晶体，存在于约30和50之间的宽区域的磁场。对于[110]样品，这种skyrmion态在低场下是椭圆形畸变的，而对于[100]样品是对称的，这可能是由于晶体各向异性在该样品厚度下变得比在体样品中更重要。此外，我们发现，在低温下，通过平衡Skyrmion口袋的场冷却，在两个样品中可以观察到亚稳态Skyrmion态。与体样品中的行为相反，亚稳skyrmions的体积分数并不显着依赖于冷却速率。我们表明，这是一个可能的解释是在最低温度的skyrmion状态在这个lamenium相比，散装的变化，而不需要不同的能量的skyrmion状态。
2020-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric field-driven topological phase switching and skyrmion lattice metastability in magnetoelectric Cu$_{2}$OSeO$_{3}$
由于其拓扑保护和纳米尺寸，磁skyrmions预计将形成新的高密度存储器技术的组成部分。在金属系统中，在低密度电流流动下容易实现skyrmion操纵，尽管不可避免的热耗散最终限制了潜在应用的能量效率。另一方面，一个近无耗散skyrmion和skyrmion相位操纵，预计通过使用电\emph{fields}，从而更好地满足需求的能源意识的社会。在这项工作中的绝缘手征磁体铜$_{2}$ OSeO $_{3}$与磁电耦合，我们使用中子散射直接证明i）在磁场和温度的扩展范围内的亚稳态skyrmion状态的创建，和ii）在原位电场驱动的拓扑不同的阶段之间的切换; skyrmion阶段和竞争的非拓扑锥阶段。对于我们可访问的电场范围内，相位切换是在高温下实现的，并且剩余（E=0）亚稳态skyrmion状态是热挥发的，具有小时时间尺度上的指数寿命。然而，通过利用在较低温度下的明显更长寿命的亚稳态skyrmion状态，在磁电手性磁体中承诺了真正非易失性和近无耗散的拓扑相变存储功能。
2018-06-27 cond-mat.str-el
Skyrmions and antiskyrmions in monoaxial chiral magnets
本研究揭示单轴手性磁体中斯格明子与反斯格明子可作为等能、相反拓扑电荷的亚稳二维孤子共存，并可借助外场频率调控其运动。
2023-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Reorientations, relaxations, metastabilities and multidomains of skyrmion lattices
磁skyrmions是纳米级的拓扑保护自旋纹理与粒子一样的属性。它们可以形成垂直于磁场的晶格，并且这些skyrmion晶格相对于晶格的取向由自旋轨道耦合控制。通过小角中子散射测量，我们研究了Cu $_2$ OSeO $_3$和原型手性磁体MnSi中晶体学和skyrmion晶格之间的耦合.结果表明，Skyrmion晶格的取向主要取决于磁场相对于晶格的方向。此外，它还受到样品的磁历史的影响，可以诱导亚稳晶格。动力学测量表明，这些亚稳态skyrmion晶格可能会或可能不会放松到其平衡位置下的宏观弛豫时间。此外，当两个或更多个等效的结晶方向受到自旋轨道耦合的青睐并且垂直于磁场取向时，可以形成多畴晶格。
2017-11-13 cond-mat.str-el
Vital role of anisotropy in cubic chiral skyrmion hosts
磁各向异性对立方手性磁体中Skyrmion晶格（SkL）状态的影响长期以来一直被忽视，部分原因是可以在不引起各向异性效应的情况下实现对居里温度附近的结晶稳定SkL相袋形成的半定量描述。然而，最近在这些材料中报道了一系列现象，例如低温倾斜圆锥和SkL状态的形成以及亚稳态SkL状态中晶格几何形状的温度诱导转变，其中各向异性被怀疑起着关键作用。为了解决这个问题，在实验的基础上，我们量化了一系列的CoZnMn型立方手征磁体的立方各向异性。我们发现，各向异性的强度是非常增强对所有的化合物的低温，而且，不仅是幅度，而且立方各向异性的性质急剧变化时，改变Co/Mn的比例。我们将这些变化与温度和成分引起的螺旋调制矢量的变化，亚稳态SkLs的非谐性和结构重排以及自旋弛豫速率相关联。磁各向异性的类似系统的研究不仅可以铺平道路的稳定和亚稳调制自旋织构的立方手征磁体的定量和统一的描述，但也将有助于探索进一步的拓扑自旋织构在这一大类skyrmion主机。
2020-11-11 cond-mat.str-el
Embedded skyrmion bags in thin films of chiral magnets
本研究利用洛伦兹透射电子显微镜，在B20型FeGe薄板中证实了嵌入斯格明子晶格的斯格明子袋在零或反向磁场下仍具非凡稳定性，并提供了成核方案，确立了该体系探索拓扑磁性孤子的平台地位。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetic Skyrmion Lattice by Fourier Transform Method
本文提出了一种快速数值方法，用于磁性材料中具有Dzyaloshinsky-Moriya相互作用的Skyrmion晶格或螺旋序的理论研究。该方法是基于傅立叶展开的磁化强度与傅立叶空间中的磁性材料的自由能泛函的最小化相结合，产生系统的最佳配置为任何给定的一组参数。我们采用拉格朗日乘子技术，以满足微磁约束。我们将这种方法应用到一个系统，表现出，根据参数的选择，铁磁，skyrmion晶格，或螺旋（螺旋）秩序。高精度地再现了对应于螺旋-Skyrmion以及Skyrmion-铁磁相变的已知临界场。使用这种数值方法，我们预测新类型的激发（亚稳态）的skyrmion晶格，这可能是稳定的skyrmion晶格与超导涡旋晶格耦合。该方法可以很容易地适用于其他微磁系统。
2019-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
CP$^2$ Skyrmions and Skyrmion Crystals in Realistic Quantum Magnets
本研究在现实自旋-1模型中发现磁性CP$^2$斯格明子，其可作为量子顺磁体亚稳态织构存在，且模型量子相图含磁场诱导的CP$^2$斯格明子晶体，可通过常规实验探测，为非磁材料拓扑孤子研究开辟新方向。
2022-03-29 cond-mat.str-el
Bloch point-mediated skyrmion annihilation in three dimensions
磁skyrmions的创建和湮灭是由称为布洛赫点的三维拓扑缺陷介导的。这种动力学过程的调查是非常重要的理解奇异的拓扑自旋纹理的出现，并为未来的工程skyrmions在技术应用。然而，虽然在二维空间中对Skyrmions的湮灭进行了广泛的研究，但在三维空间中的相变要复杂得多。我们报道了在一个典型的手征磁体中测量亚稳skyrmion寿命的场相关实验，揭示了两个不同的制度。支持三维测地线轻推弹性带模拟的比较表明，这些对应于skyrmion湮灭成螺旋或圆锥状态，每个表现出不同的过渡机制。结果强调，当考虑通过缺陷介导的动力学出现拓扑自旋结构及其在未来设备中的稳定性时，系统的最低能量磁配置起着至关重要的作用。
2020-12-29 cond-mat.str-el
Stability of skyrmion textures and the role of thermal fluctuations in cubic helimagnets: a new intermediate phase at low temperature
通过求解相应的谱问题，研究了三次helimagnet能量泛函的铁磁态、圆锥螺旋、圆锥螺旋面和skyrmion晶格四个已知稳定点的稳定性.高磁场下稳定点为铁磁态，低磁场下稳定点为锥形螺旋，不存在亚稳态。在固定点周围的热波动，包括二次阶鞍点膨胀，不稳定的锥形螺旋铁磁状态是不稳定的区域。因此，出现了一个新的中间相，在相图的区域中，它是由热涨落稳定的skyrmion晶格。随着温度的降低，Skyrmion晶格失去了稳定性，在低温区出现了一种新的未知类型的中间相，可能具有三维调制。
2018-02-04 cond-mat.str-el
Observation of magnetic skyrmion lattice in Cr$_{0.82}$Mn$_{0.18}$Ge by small-angle neutron scattering
本研究通过小角中子散射确认了 Cr$_{0.82}$Mn$_{0.18}$Ge 在低磁场下具有异常宽温区的稳定斯格明子晶格及零场亚稳态，推进了对 Cr 基拓扑磁性的理解。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of two independent skyrmion phases in a chiral magnetic material
磁性材料可以承载skyrmions，这是拓扑非平凡的自旋纹理。在具有立方晶格对称性的手性磁体中，所有先前观察到的Skyrmion相都需要热波动才能在块状材料中变得稳定，因此仅存在于相对较高的温度下，接近螺旋磁转变温度。其他稳定机制需要降低立方晶体对称性。在这里，我们报告的第二skyrmion相在铜$_{2}$ OSeO $_{3}$在低温下，并在施加的磁场的存在下的识别。新的skyrmion相是从众所周知的，近各向同性的，高温相，并存在，相反，当外部磁场是沿$\langle100\rangle$晶轴取向。理论建模提供的证据表明，稳定机制是由众所周知的立方各向异性条款，并占一个额外的观察亚稳螺旋倾斜远离所施加的领域。在同一材料中的两个不同的skyrmion阶段和通用字符的基本机制的识别提出了一个新的途径的发现，设计和操纵的拓扑自旋纹理。
2021-04-02 cond-mat.str-el
Scaling behaviour of the helical and skyrmion phases of Cu2OSeO3 determined by single crystal small angle neutron scattering
Skyrmions是纳米尺度上受拓扑保护的量子物体。它们在一定温度下垂直于所施加的磁场形成，并以典型的六边形晶格排列。本文用小角中子散射法测定了多铁性Skyrmion材料Cu $_2$ OSeO $_3$中不同磁性相、螺旋相和Skyrmion相的稳定范围的磁场-温度相图。因此，以不同的晶体取向安装单晶，即未取向，并且晶体学$\langle1 1 0\rangle$和$\langle1 0 0\rangle$轴平行于磁场对齐。此外，不同的冷却程序进行了测试，从顺磁相冷却在零磁场和场冷却通过skyrmion阶段，亚稳态skyrmion成核。由此不仅确定了这种多铁性skyrmion材料中螺旋相和skyrmion相的稳定范围，而且还通过对所观察到的布拉格峰的位置的详细分析确定了不同条件下自旋螺旋的长度和skyrmion距离。所获得的数据提供了宝贵的信息缩放的skyrmion距离，因此，他们的包装密度。关于这种可调性的知识将作为对skyrmions形成的理论理解的重要输入。关于技术应用，例如作为信息技术中的高密度数据存储设备，skyrmions的堆积密度的温度和磁场依赖性对于它们的设计是至关重要的。因此，所获得的知识是未来skyrmionics在高密度数据存储，低能量自旋电子学或skyrmionics量子计算中的应用的重要输入。
2023-03-05 cond-mat.str-el
Skyrmion crystal formation and temperature -- magnetic field phase diagram of the frustrated tirangular-lattice Heisenberg magnet with easy-axis masugnetic anisotropy
通过Monte Carlo模拟研究了具有易轴各向异性的阻挫三角晶格Heisenberg模型，构建了温度-磁场相图，发现各向异性使Skyrmion晶格态在中等场下稳定至零温，而在低场下转变为破缺$C_3$对称性的新多重-$q$态。
2024-06-06 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Three-dimensional Topological Superstructure of Magnetic Hopfions Threaded by Meron Strings in Easy-plane Magnets
本研究在易平面阻挫自旋模型中发现了由meron弦贯穿的磁hopfion三维周期性超结构，验证了其亚稳性及更高霍普夫数超结构的可稳定特性，拓展了拓扑磁体的层级体系。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Megahertz dynamics in skyrmion systems probed with muon-spin relaxation
我们目前的磁场μ子自旋弛豫（LF $μ$ SR）测量两个系统，稳定的Skyrmion晶格（SkL）：铜$_2$ OSeO $_3$，和Co $_x$ Zn $_y$ Mn $_{20-x-y}$的$(x,y)~=~(10,10)$，$(8,9)$和$(8,8)$。我们发现，SkL阶段的铜$_2$ OSeO $_3$表现出紧急的动态行为，在兆赫频率，可能是由于集体激发，允许SkL被确定从$μ$ SR响应。从测量不同的冷却协议和计算的μ子停止网站，我们建议，亚稳态SkL是不是大多数相在整个大部分的这种材料在字段和温度，它是经常观察到的。散装钴$_8$锌$_9$锰$_3$的动力学很好地描述了$\simeq~2$ GHz的激发，减少在临界温度附近的频率，而在钴$_8$锌$_8$锰$_4$，我们观察到类似的行为在很宽的温度范围内，这意味着这种动力学持续超越SkL阶段。
2020-12-03 cond-mat.str-el
Metastability of the Topological Magnetic Orders in the Chiral Antiferromagnet EuPtSi
本文通过电阻率和霍尔效应测量，研究了手性反铁磁体EuPtSi中拓扑磁有序的亚稳定性，发现斯格明子晶格态可经场冷却扩展至极低温，揭示了拓扑稳定性与热扰动竞争导致亚稳量子斯格明子态。
2025-10-07 cond-mat.str-el
Competing anisotropies in the chiral cubic magnet Co$_8$Zn$_8$Mn$_4$ unveiled by resonant x-ray magnetic scattering
本研究利用矢量磁场下的X射线共振磁小角散射，揭示了手性立方磁体Co$_8$Zn$_8$Mn$_4$中磁晶各向异性与交换各向异性的竞争机制，定量阐明了各向异性交换相互作用随温度的变化及其对螺旋螺距的影响。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin wave stiffness and damping in a frustrated chiral helimagnet Co$_8$Zn$_8$Mn$_4$ as measured by small-angle neutron scattering
近年来，在具有$β-$ Mn型结构的手性立方Co-Zn-Mn化合物家族中发现了许多有趣的低温现象。特别地，Co $_8$ Zn $_8$ Mn $_4$显示出冷却时螺旋螺距的减小，以及亚稳skyrmions的晶格形状转变和由于强磁晶各向异性而表现出特有的磁织构。在这里，我们报告的helmagnon激发场极化制度Co $_8$ Zn $_8$ Mn $_4$使用自旋波小角中子散射（SWSANS）技术的温度依赖性测量。通过应用一个新的解析表达式来解释数据，在70 K和250 K之间的宽温度范围内提取了自旋波刚度和阻尼的定量估计。我们推测，它们的非平凡的温度依赖性的出现，由于Mn磁矩，这是进一步反映在交换和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的连续变化所产生的磁挫折的影响。
2022-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hybrid Bloch-Néel spiral states in Mn$_{1.4}$PtSn probed by resonant soft x-ray scattering
最近在四元Heusler化合物中发现了许多有趣的现象，其中$D_{2d}$对称性在Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）和磁偶极相互作用之间设置了独特的相互作用。在原型$D_{2d}$化合物Mn $_{1.4}$ PtSn中，这允许外来自旋织构的稳定，例如首次报道的反skyrmions或椭圆布洛赫型skyrmions。虽然到目前为止对低场螺旋态的关注较少，但作为一种最简单的相位场景，这仍然非常有趣，可以用来研究该材料家族中磁相互作用的复杂层次。在这里，通过共振小角度软X射线散射实验高品质的单晶锰$_{1.4}$ PtSn在低温下，我们的证据如何在这种材料的基本$D_{2d}$对称性的结晶反映在其磁性纹理。我们的研究揭示了一种新的和复杂的亚稳相的存在，它可能具有Néel型摆线和布洛赫型螺旋的混合特征，该亚稳相在低温下在零场条件下形成。这种混合自旋-螺旋结构具有显著的可调谐性，允许将其取向倾斜到高对称性晶体学方向之外并控制其螺旋周期。这些结果拓宽了Heusler $D_{2d}$材料奇异磁相图的可达性和可调性，从而为进一步的基础探索和节能技术的潜在应用提供了相关的平台。
2022-07-11 cond-mat.str-el
A quantum geometric mechanism for chiral domain wall metastability: Application to twisted transition-metal dichalcogenides
Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）
该研究提出手性畴壁亚稳态的量子几何机制，将其应用于扭曲过渡金属二硫族化合物，解释了相关实验现象，为探测能带量子几何提供了新方法。
2026-08-10 cond-mat.str-el
