Theory of magnon-skyrmion scattering in chiral magnets
本文从理论上研究了具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手征磁体中存在单个Skyrmion时的磁振子动力学。我们表明，通过微磁模拟的散射过程的磁振子的skyrmion可以清楚地定义，虽然都起源于共同的自旋。我们发现：（i）磁振子被skyrmion偏转，由于拓扑结构的有效磁场，角度强烈依赖于磁振子波数;（ii）skyrmion运动是由磁振子散射驱动的，通过磁振子和skyrmion之间的动量交换：总动量守恒。这表明，skyrmion有一个明确的，虽然高度非牛顿的动量。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetoelectric Cavity Magnonics in Skyrmion Crystals
本文提出了非中心对称磁体腔中磁电磁振子-光子耦合的理论。类似于多铁性中的非互易现象，磁电耦合是时间反演和反转非对称的。这种不对称性为磁振子-光子耦合的特殊可调谐性提供了一种手段，这种耦合可以通过反转磁化方向来打开和关闭。以具有超低磁阻尼的多铁Skyrmion-host Cu $_2$ OSeO $_3$为例，揭示了Skyrmion本征模的电活动性，并提出将其用于“磁暗”椭圆模的磁振子-光子分裂.此外，我们预测了腔诱导的磁振子-磁振子耦合之间的磁电活性skyrmion激发。我们讨论了在量子信息处理中的应用，提出了全电磁振子介导的光子量子门和光子介导的磁振子SPLIT操作的协议。我们的研究突出了磁电腔磁振子作为一个新的平台，实现量子混合系统和拓扑磁纹理中的光子和磁振子之间的相干转导。
2022-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Thermal Hall Effect of Magnons in Magnetic Skyrmion Lattice
费米子的拓扑输运由位于费米能以下的能带的陈数决定。对于玻色子，例如晶体中的声子和磁振子，当带隙与热能相当时，拓扑输运由最低能带的陈数支配。在这里，我们证明了拓扑运输的存在下，玻色子磁振子在磁skyrmions的晶格-拓扑缺陷形成的涡旋状纹理的自旋。我们发现了一个独特的热霍尔信号中的磁性skyrmion相的绝缘极性磁铁GaV 4 Se 8，确定为拓扑热霍尔效应的磁振子的最低能带的磁振子在一个三角形晶格的磁振子的陈数。我们的研究结果为利用热霍尔探针研究其他玻色子激发的拓扑现象奠定了基础。
2022-10-06 cond-mat.str-el
Dynamics of magnon fluid in Dzyaloshinskii-Moriya magnet and its manifestation in magnon-Skyrmion scattering
我们构造的Holstein-Primakoff哈密顿磁振子在任意缓慢变化的自旋背景下，微观自旋哈密顿铁磁自旋交换，Dzyaloshinskiii-Moriya交换，和塞曼项。磁振子动力学的Gross-Pitaevskii型方程包含几个背景规范场，涉及局部自旋手征、非均匀势和违反玻色子数守恒的反常散射。对文献中的公式进行了非平凡修正。随后映射到流体动力场，得到磁振子流体动力学的连续性方程和欧拉方程。基于我们的Gross-Pitaevskii公式，数值研究了局域Skyrmion的磁振子波散射。指出了碰撞磁振子所经历的有效磁通量与Skyrmion半径的关系，并与用Landau-Lifshitz-Gilbert方程对同一问题的分析进行了比较。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnon edge states of skyrmion crystal in non-uniform magnetic field
St.Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；NRC “Kurchatov Institute”, Petersburg Nuclear Physics Institute（库尔恰托夫国家研究中心，圣彼得堡核物理研究所）
利用半经典量化和立体投影方法，研究非均匀磁场下斯格明子晶体界面处出现的局域磁振子边缘态，发现其手性和局域化程度由磁场分布控制，局域长度可小至几个斯格明子间距。
2025-10-19 cond-mat.str-el
Magnon spectrum in two- and three- dimensional skyrmion crystals
研究了二维铁磁体中存在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和磁场时Skyrmion晶体（SkX）基态的低能磁振子谱.我们用一组重叠的圆盘来近似SkX六方超晶格，并通过最小化经典能量密度来确定晶格周期。最佳半径圆盘上的磁振子谱是稳定的，只有两个最低能级可以被认为是局域的。这些水平在SkX晶格中的随后的杂交导致紧结合光谱。最低磁振子态的局域化特征在小场和高场下丢失，这被解释为SkX的熔化。SkX的经典能量略高于单个锥形螺旋的能量，并且考虑量子修正可以有利于Skyrmion基态。将我们的分析扩展到三维的情况下，我们认为，这些量子校正变得更加重要，在有限的温度下，当平均自旋值降低。
2017-04-29 cond-mat.str-el
Magnon Superlattices around Skyrmions in Frustrated Magnets
Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本研究通过调节磁激子波长与Skyrmions尺寸匹配，实现了磁激子超晶格的形成，揭示了反铁磁体在操控原子尺度自旋激发中的潜力。
2026-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermal Hall effect and gauge-field picture of magnons in antiferromagnetic skyrmion crystals
本文提出三角晶格上绝缘反铁磁斯格明子晶体的低能激发可由带有SU(3)规范场的磁振子描述，证明该规范场的非对易性破坏了有效时间反演对称性并促成磁振子热霍尔效应，且通过线性自旋波理论验证了有限热霍尔导率的出现。
2025-08-10 cond-mat.str-el
Magnon topological transition in skyrmion crystal
NRC “Kurchatov Institute”, Petersburg Nuclear Physics Institute（核物理研究所）；St.Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）
研究具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的铁磁薄膜中斯格明子晶体的磁振子谱，利用立体投影方法发现随磁场增加两个低能磁振子带间隙闭合并发生拓扑转变。
2023-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnon spectrum in ferromagnets with a skyrmion
用单个Skyrmion在基态对二维各向同性海森堡铁磁体中的自旋波激发进行了分析。我们采用半经典量子化方法的思想，适当修改的晶格模型和自旋算符的Maleyev-Dyson玻色子表示的使用。由此得到的磁振子薛定谔方程描述了自旋波激发的色散和波函数，具有严格的非负谱。与通常的铁磁体相反，我们证明了三个零模式的存在，对应于自发违反的Skyrmion配置的共形对称性。
2015-10-06 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Magnon band structure of skyrmion crystals and stereographic projection approach
利用半经典方法结合极射赤平投影方法，研究了在均匀磁场和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用下，平面铁磁体中形成的Skyrmion晶体（SkX）的磁动力学. SkX的拓扑非平凡基态在球极投影下用在Skyrmion位置上具有简单极点的复值函数来描述。我们使用先前提出的anterior为这个基态函数的形式的总和的个人skyrmions。动力学是从经典作用量的第二变奏而来的。数值分析得到了紧束缚形式的磁振子能带结构，与已知结果一致。有两组带，一组具有平坦的色散，拓扑平凡且随磁场快速演化。另一组对磁场是鲁棒的，其特征在于显著的色散和在布里渊区中可能是符号反转的Berry曲率。发展的理论可以直接推广到其他类型的拓扑自旋结构的磁动力学分析。
2021-07-29 cond-mat.str-el
Chiral Magnonic Edge States in Ferromagnetic Skyrmion Crystals Controlled by Magnetic Fields
在绝缘磁体中实现对磁振子自旋电流的控制-其中由于焦耳加热引起的耗散被高度抑制-是一个活跃的研究领域，可能导致节能的自旋电子学应用。然而，由具有均匀磁序的常规系统支持的磁振子自旋电流已被证明难以控制。最近出现了另一种方法，依赖于拓扑保护的磁振子边缘状态的空间周期性磁纹理。这种纹理的一个主要例子是铁磁skyrmion晶体，它拥有手征边缘状态，为磁振子自旋电流提供平台。在这里，我们表明，为第一次，一个外部磁场可以驱动拓扑相变的自旋波谱的铁磁skyrmion晶体。拓扑相变的信号是关闭一个低能量的体磁振子间隙在一个临界字段。在拓扑阶段，低于临界场，两个拓扑保护的手征磁振子边缘状态位于这个差距，但他们解开在平凡阶段，以上的临界场。值得注意的是，拓扑相变涉及到两个磁振子带的反转，在$Γ$点对应于晶体中skyrmion的呼吸和反呼吸模式。我们的研究结果表明，外部磁场可以作为一个旋钮来开关由拓扑保护的手征磁振子边缘态携带的磁振子自旋电流。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological magnon band structure of emergent Landau levels in a skyrmion lattice
自旋激发在拓扑非平凡磁序上的运动表现出类似于洛伦兹力对轨道磁场中带电粒子的影响的偏转。我们使用极化非弹性中子散射来研究磁振子的传播（即，玻色子集体自旋激发）。对于垂直于斯基尔米恩管的波矢，磁振子谱与精细间隔的出射朗道能级的形成是一致的，朗道能级是用于解释斯基尔米恩晶格的非平凡拓扑缠绕的虚构磁场的特征。这为倒易空间中的拓扑磁振子能带结构提供了证据，而这种结构是由磁序的非平凡实空间拓扑所证实的。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Collective spin excitations of helices and magnetic skyrmions: review and perspectives of magnonics in non-centrosymmetric magnets
承载关联电子的磁性材料在信息技术和信号处理中发挥着重要作用。目前使用的铁磁、铁磁和反铁磁材料提供主要共线的微观力矩（自旋）。最近，更复杂的自旋结构，如自旋螺旋线和摆线重新引起了人们的兴趣。非中心对称螺旋磁体中Skyrmion晶格相的发现引发了人们的兴趣。在这篇综述中，我们解决如何自旋螺旋和skyrmion晶格丰富的磁性材料的微波特性。在讨论微波电子学和磁振子学的前景时，我们特别关注绝缘材料，因为它们避免了涡流损耗，提供了低自旋波阻尼，并可能允许集体自旋激发的电场控制。因此，它们进一步推动了以低能耗运行的磁振子的愿景。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological spin Hall effects and tunable skyrmion Hall effects in uniaxial antiferromagnetic insulators
电流驱动反铁磁skyrmions物理学的最新进展已经观察到马格努斯力的缺失。我们概述了这种现象的对称性原因，并表明，这种取消将失败的情况下，自旋极化电流。配对微磁学模拟与半经典自旋波输运理论，我们表明，skyrmions产生自旋极化的横向磁振子电流，自旋极化的磁振子电流可以反过来产生反铁磁skyrmions的横向运动。我们研究铁磁和反铁磁的情况下的skyrmion霍尔角的频率依赖性的定性差异，并关闭提出一个简单的skyrmion为基础的磁振子设备的自旋通道解复用。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Superconductivity Mediated by Skyrmionic Magnons
本文提出在斯格明子晶体与正常金属的界面处，通过交换耦合介导的有效电子-电子相互作用可在弱耦合条件下实现拓扑超导，并求解了临界温度附近及零温下的能隙方程。
2023-04-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetic Domain Walls as Hosts of Spin Superfluids and Generators of Skyrmions
具有易磁化轴各向异性的磁体中的畴壁被证明是自旋超流的港湾，这与它的U（1）自旋旋转对称性的自发破缺有关。自旋超流体被证明具有几个拓扑性质，这是在传统的超流体。首先，相关的相位滑移产生和破坏skyrmion遵守总skyrmion电荷的守恒，这使我们能够使用域壁作为skyrmion的生成器和检测器。第二，畴壁沿其长度方向产生磁振子的出射磁通量，该磁通量与流过畴壁的自旋超电流成比例，从而提供了操纵磁振子的方法。第三，由于磁振子和畴壁之间的自旋转移，自旋超流可以被穿过它的磁振子流驱动，导致自旋超流的磁振子操纵。通过数值模拟证实了畴壁内超流自旋输运的理论。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermally Driven Ratchet Motion of Skyrmion Microcrystal and Topological Magnon Hall Effect
自发涌现的手性是自然科学中一个非常重要的问题。有人认为，单向（手性）旋转的机械棘轮是禁止在热平衡，但成为可能的系统平衡。在这里，我们报告我们的发现，一个拓扑非平凡的自旋纹理称为skyrmion -一个粒子状的对象，其中自旋指向所有方向包裹一个球体-构成这样的棘轮。用Lorentz透射电子显微镜观察了Cu_2OSeO_3和MnSi薄膜中的Skyrmion晶体，发现它们在微米尺度上呈单向旋转运动。基于随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程的数值模拟表明，在存在温度梯度的情况下，这种旋转仅仅是由热涨落驱动的，而在热平衡下，这种旋转是被Bohr-van Leeuwen定理所禁止的。我们发现，由skyrmion的有效磁场驱动的磁振子的旋转流引起的skyrmion旋转，因此表明磁振子可以用来控制这些自旋纹理的运动。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Riemann meets Goldstone: magnon scattering off quantum Hall skyrmion crystals probes interplay of symmetry breaking and topology
本研究构建了夹在铁磁体间的斯格明子晶体散射模型，结合解析与数值方法发现磁振子输运兼具低能Goldstone模式峰与高能演生朗道能级带状特征，可作为量子霍尔斯格明子晶体相的直接探测信号，适用于石墨烯异质结等体系。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin eigen-excitations of the magnetic skyrmion and problem of the effective mass
研究了铁磁Skyrmion上的磁振子模的性质。对于大Skyrmion半径$R_s$的情况，发现了三种可能的模式本征频率的渐近行为，即呼吸模式的$ω_0\sim R_s^{-2}$，负和正方位角量子数模式的$ω_{-|μ|}\sim R_s^{-1}$和$ω_{|μ|}\sim R_s^{-3}$.一些性质的磁振子本征函数的确定。这使我们能够证明，基于行波模型的skyrmion动力学描述的无质量的Thiele方程。
2017-11-28 cond-mat.str-el
Spin phases of the helimagnetic insulator Cu$_2$OSeO$_3$ probed by magnon heat conduction
我们报告的研究作为磁场和温度的函数在helmagnetic绝缘体Cu $_2$ OSeO $_3$，揭示了新的功能的自旋相变的磁振子热传导探测的热导率。最近在小角中子散射研究中发现的倾斜锥形螺旋和低温Skyrmion相，在磁振子热导率中被清晰地识别出。磁振子散射与域边界的存在下，在倾斜的锥形相和Skyrmion和锥形相共存的区域被确定。
2019-01-04 cond-mat.str-el
Emergent SU(3) magnons and thermal Hall effect in the antiferromagnetic skyrmion lattice
通过 MnSc₂S₄ 最高 14 T 磁场下的热导率测量与自旋波理论，研究揭示反铁磁斯格明子相中磁振子受涌现 SU(3) 规范场修饰并产生显著热霍尔效应。
2023-04-17 cond-mat.str-el
Skyrmion solids in monolayer graphene
部分填充的朗道能级拥有竞争的秩序，电子固体在朗道能级填充时让位给分数量子霍尔液体之前，占主导地位，接近整数填充。在这里，我们报告的电子固体与非共线自旋纹理在单层石墨烯的观察，一致的skyrmions-拓扑自旋纹理的特点是量子化电荷的固化。在电输运中，随着温度的降低，电子固体通过体电导率中的快速金属-绝缘体转变来揭示自己，伴随着对所施加的偏置电压的强烈非线性依赖的出现。我们使用修改后的Corbino几何形状，允许铁磁磁振子发射和检测的固体探测自旋纹理。我们发现，磁振子运输是非常有效的，当一个朗道能级被填充（$ν=1$），量子霍尔铁磁自旋极化一致，然而，即使是最小的掺杂立即淬灭的磁振子信号，而离开消失的低温电荷电导率不变。我们的结果可以通过在$ν=1$附近形成带电Skyrmions固体来理解，其非共线自旋织构导致快速的磁振子衰变。分数填充附近的数据进一步显示了几个分数skyrmion晶体的证据，表明石墨烯拥有一个巨大的和高度可调的耦合自旋和电荷顺序的景观。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum topological phase transitions in skyrmion crystals
拓扑序在凝聚态物理的许多方面都很重要，并已被推广到玻色子系统。在这封信中，我们报告的非平凡拓扑结构的磁振子带在两个不同的量子skyrmion晶体出现在零外部磁场。这是揭示了非零陈数的一些频带。作为量子反常霍尔效应的玻色子模拟，我们证明了拓扑磁振子可以出现在skyrmion晶体中，而不显着打破时间反演对称性与外部磁场。通过调整零温度下易轴各向异性的值，我们发现八个量子拓扑相变信号的不连续跳跃在某些陈数。我们将这些量子拓扑相变与磁振子带之间的能隙闭合和重新打开联系起来。
2022-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Chirality-driven Hall Transport Phenomena of Spins
本文综述了磁绝缘体中自旋霍尔输运的实验和理论研究，着重讨论了自旋手征的起源。本文发展了自旋模型中热霍尔输运线性响应理论的一般形式，它既适用于磁振子区，也适用于顺磁区和自旋液体区。根据霍尔输运的多带磁振子理论，综述了最近在二维可果美和三维烧绿石铁磁绝缘体中磁振子介导的热霍尔输运实验，并与在假定的量子自旋冰材料中发现的更神秘的热霍尔输运进行了比较。作为自旋手征驱动的磁振子输运在实空间中的实现，我们回顾了支配织构磁体中磁振子动力学的突现规范场的一般理论，并讨论了它在磁振子-Skyrmion散射问题中的应用。讨论了Skyrmion织构驱动的拓扑磁振子霍尔效应。
2016-05-11 cond-mat.str-el
Edge instabilities and skyrmion creation in magnetic layers
我们研究了解析和数值的边缘与Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的二维铁磁体，考虑手征磁体和界面诱导DM相互作用的磁体。我们表明，在场极化的铁磁相磁振子状态存在的边缘，我们计算它们的光谱内的连续场论。当降低外部磁场时，这些束缚的磁振子以有限的动量凝聚，边缘变得局部不稳定。微磁模拟表明，这种边缘不稳定性触发创建一个螺旋相穿透内的散装场极化状态。磁场的随后增加允许以受控的方式在靠近边缘处产生skyrmions。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermodynamics of free and bound magnons in graphene
对称性破缺的电子相支持中性集体激发。例如，量子霍尔机制中的单层石墨烯在填充因子$ν=1$下具有几乎理想的铁磁相，其自发地破坏自旋旋转对称性。这种铁磁体已经被证明支持自旋波激发，称为磁振子，可以产生和检测电。虽然长距离的磁振子传播已经通过传输测量得到了证明，但这种磁振子种群的重要热力学性质-包括磁振子化学势和密度-迄今为止已经证明是实验无法达到的。在这里，我们提出了本地测量的电子压缩性的影响下的磁振子，这揭示了减少的$ν=1$间隙高达20%。结合这些测量与估计的温度，我们的分析表明，注入的磁振子绑定到电子和空穴形成skyrmion，它可以提取的自由磁振子密度，磁振子化学势，和平均skyrmion自旋。我们的方法提供了一种新的手段，探测电荷中性激发的热力学性质，适用于其他电子相的破缺。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnon scattering and transduction in Coulomb-coupled quantum Hall ferromagnets
Rice University（莱斯大学）；Bucknell University（巴克内尔大学）
本文研究了量子反铁磁体中Coulomb相互作用导致的磁极散射与Skyrmions介导的层间磁极转换现象，揭示了长距离磁极学的潜力。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
$\mathbb{Z}_2$ Vortex Crystals in Tetrahedral Antiferromagnets: Fractional Charges and Topological Magnons
Aoyama Gakuin University（青山学院大学）；University of Münster（明斯特大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）
研究在四面体反铁磁体中发现$\mathbb{Z}_2$旋涡晶体，揭示其分数电荷与拓扑磁子特性。
2025-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electric-field control of collective spin excitations in Neel-type skyrmions
我们证明了电场可以通过电诱导Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用激活Neel型skyrmion晶格的三个低能本征模。特别是，我们预测的相对强度的顺时针旋转模式对逆时针旋转模式是显着增强的电激活相比，磁激活。我们还发现，电和磁激活模式服从唯一的选择规则。这些发现为未来基于skyrmion的磁振子提供了一条新的途径，可以实现对skyrmion激发的节能电操纵。
2019-09-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric field-induced Skyrmion distortion and giant lattice rotation in the magnetoelectric insulator Cu2OSeO3
在Cu2OSeO3中，独特的Skyrmions是拓扑保护的磁自旋涡旋状物体，显示出磁电耦合，并且可以通过外部施加的电场（E）来操纵。在这里，我们探讨了电场耦合到磁电Skyrmion晶格相，并研究了使用中子散射的响应。巨大的电场引起的Skyrmion晶格的旋转，实现了跨越$\sim$ 25 $^{\circ}$的范围。支持计算表明，电场诱导的Skyrmion扭曲背后的晶格旋转。总的来说，我们提出了一种新的方法Skyrmion控制，使不使用由于电子或磁振子电流的自旋转移力矩。
2014-09-05 cond-mat.str-el
Quantum Damping of Skyrmion Crystal Eigenmodes due to Spontaneous Quasiparticle Decay
Skyrmion晶体的元激发同时经历了由拓扑非平凡非共线织构引起的突现磁场和非谐相互作用。由此产生的平带引起强烈的自发准粒子衰变，穿着skyrmion晶体的本征模有限的零温度量子寿命。通过改变磁场来扫描谱中的平带，导致外部可控的能量选择性磁振子击穿。特别是，我们发现，三个基本模式，即，逆时针、呼吸和顺时针模式表现出不同的衰减行为，顺时针（逆时针）模式是这三种模式中最不（最）稳定的模式。
2020-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum skyrmions in frustrated ferromagnets
我们发展了自旋为1/2的海森堡磁体中具有次近邻相互作用的磁skyrmions和反skyrmions的量子理论。利用精确对角化方法，我们用数值方法证明了量子Skyrmion作为稳定的多磁振子束缚态存在，并研究了它的量子数。然后，我们推导出一个唯象的薛定谔方程的量子skyrmion和它的内部自由度。我们发现量子skyrmions有非常不寻常的性质。它们的带宽是指数小，并产生从skyrmion和antiskyrmion之间的隧穿过程。当量子Skyrmion中加入或去除一个自旋时，能带结构会发生定性和定量的变化，这反映了Skyrmion角动量和自旋量子数的锁定特性。此外，虽然对于弱力，量子Skyrmion平行于力加速，但对于更强的场，它在垂直方向上移动。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Magnon-Plasmon Hybrids
Aoyama Gakuin University（青山学院大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；University of Münster（明斯特大学）
研究二维范德瓦尔层中磁声子耦合的带结构拓扑特性，揭示磁偶极耦合引发 Berry 曲率，导致杂化准粒子具有异常速度，产生热霍尔和自旋能斯特效应，提出磁性层支持天空之子晶体作为实现手性磁声子边态的平台。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological magnons in a non-coplanar magnetic order on the triangular lattice
本研究发现在三角晶格上借助Kitaev相互作用与次近邻Heisenberg耦合可形成类skyrmion晶格的非共面磁有序，利用线性自旋波理论揭示了其拓扑磁子相变及热霍尔电导率的符号变化。
2024-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Symmetry Analysis of Holes Localized on a Skyrmion in a Doped Antiferromagnet
本文利用低能有效场论研究了晶格反铁磁体中空穴在Skyrmion上的局域化。当两个空穴局域在同一个Skyrmion上时，它们形成了一个束缚态。束缚态的量子数由Skyrmion集体模的量子化决定。值得注意的是，p波态的量子数与单磁振子交换束缚的空穴对的量子数相同。位于缠绕数为$n = 1$或2的Skyrmion上的两个孔也可能具有s波或d波对称性。讨论了与高温超导体中预形成库珀对的可能关系。
2012-05-16 cond-mat.str-el hep-ph hep-th
Driving a magnetized domain wall in an antiferromagnet by magnons
本文从理论上研究了在沿易磁化轴外加磁场的情况下，磁振子、自旋波量子和一维易磁化轴反铁磁体畴壁之间的相互作用。为此，我们首先得到自旋波的背景下的磁畴壁磁化的外场的精确解。畴壁内的有限磁化强度引起磁振子散射的畴壁的反射，偏离了众所周知的结果，在没有磁场的情况下的反射-自由磁振子。对于预测的磁振子反射的实际应用，我们表明，磁振子反射有助于热驱动畴壁运动。我们的工作使我们设想，在反铁磁孤子，如涡流和skyrmions诱导有限的磁化可以用来产生的现象，不发生在磁化的情况下。
2020-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnonic quantum Hall effect and Wiedemann-Franz law
本文研究了有限温度下二维干净绝缘磁体中磁振子的量子霍尔效应。通过Aharonov-Casher效应，在电场中运动的磁振子获得几何相位，并在电场梯度中形成朗道能级。在低温下，最低能带几乎是平坦的，带有与Berry曲率相关的陈数。适当地定义玻色子的热导，我们发现磁振子霍尔电导得到量子化，并显示出普遍的热磁行为，即，是独立的材料，并遵守Wiedemann-Franz法律的磁振子运输。我们认为磁振子与二次和线性（Dirac-like）分散。最后，我们表明，我们的预测是在实验范围内的铁磁体和skyrmion晶格与当前的设备和测量技术。
2017-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Entangled tetrahedron ground state and excitations of the magneto-electric skyrmion material Cu$_2$OSeO$_3$
强关联的铜氧化物Cu $_2$ OSeO $_3$最近被确定为第一个表现出skyrmion晶格相的绝缘系统。使用微观多玻色子理论的磁基态和激发，我们建立了两种不同类型的模式的存在下：一个低能量的流形，包括一个无隙的戈德斯通模式和一组弱色散的高能量磁振子。这些光谱特征是Cu $_2$ OSeO $_3$的基本磁性构件不是单个Cu自旋，而是弱耦合Cu $_4$四面体的事实的最直接的签名。几个计算出的激发能与拉曼和远红外吸收数据几乎完全一致，而磁电效应在本量子力学框架内确定也完全符合实验，给出了强有力的证据，在纠缠的铜$_4$四面体图片的铜$_2$ OSeO $_3$。预测的色散以及动态偶极和四极自旋结构因子需要进一步的实验测试。
2014-11-04 cond-mat.str-el
Quantum Geometry and Stability of Moiré Flatband Ferromagnetism
由各种扭曲双层膜产生的几种莫尔系统在平带条件下表现出磁性，从而增强了相互作用效应。本文从理论上研究了莫尔平带铁磁性对集体激发的稳定性，着重讨论了布洛赫带量子几何的影响。自旋磁振子谱是用不同的方法计算的，包括Bethe-Salpeter方程、单模近似和解析理论。我们的主要结果之一是自旋刚度的库仑相互作用势，Berry曲率，和量子度规张量，其中最后两个量表征摩尔带的量子几何的解析表达式。这一分析理论表明，贝里曲率在加强自旋磁振子中起着重要的作用。此外，我们构建了一个有效场论的磁化强度波动，并明确表明，skyrmion激发绑定的整数个电子是成比例的布洛赫带陈数和skyrmion绕组数。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Internal modes of a skyrmion in the ferromagnetic background in chiral magnets
最近在某些没有反转对称性的手征磁体中观察到了一种称为Skyrmion的自旋织构。所观察到的skyrmions是具有10 nm至100 nm的典型线性尺寸的扩展对象，其包含$10^3$至$10^5$自旋，并且可以响应于外部扰动而变形。弱形变的特征是内模集中在Skyrmion中心附近。内部模式的知识是至关重要的，以评估这些拓扑结构的稳定性和刚性。本文通过对动力学矩阵的数值对角化，计算了铁磁背景态下Skyrmion的内模。我们发现了磁振子连续谱下的几种内模，如对应于平移运动的模，以及不同种类的呼吸模。对于较低的磁场，内部模式的数量较大。事实上，几种模式在低场区域变得无隙，表明单个Skyrmion解决方案变得不稳定，尽管Skyrmion晶格是稳定的。另一方面，在高磁场下，只有三个内部模式存在，即使在更高的磁场下，当铁磁态是双稳态时，Skyrmion也是稳定的。我们还表明，平面外的易轴各向异性的存在下稳定的单skyrmion解决方案。最后，我们讨论了这些内部模式的阻尼和可能的实验观察的影响。
2014-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el nlin.PS
Spin-Current Instability at a Magnetic Domain Wall in a Ferromagnetic Superfluid: a Generation Mechanism of Eccentric Fractional Skyrmions
超冷原子的自旋超流体是研究自旋电流和织构的本征性质的理想材料，因为它们是在没有杂质、位错和热涨落的孤立、无耗散系统中实现的。本研究从理论上揭示了自旋电流对自旋超流体中磁畴壁的影响。本文给出了零温下自旋为1的具有易轴各向异性的玻色-爱因斯坦凝聚体铁磁相的壁面解。玻色准粒子力学分析表明，当速度超过临界自旋流速度时，沿壁面的自旋流变得不稳定，由于横向磁振子和波纹子之间的竞争，导致复杂的情况。我们的直接数值模拟表明，该系统有一个机制，以产生一个偏心的分数skyrmion，它具有分数拓扑电荷，但它的纹理是不类似的一个重子。这种机制与易轴磁体中传统skyrmions的产生相反。理论上的发现可以在与最近对超冷原子进行的实验相同的情况下进行检验。就自发对称性破缺的普遍性而言，在具有相同对称性破缺的不同物理系统中，预期会出现类似的现象。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Thermal conductivity in noncollinear magnets
Università di Genova（热那亚大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Quantum Materials Theory（量子材料理论）
研究非共线磁体中自旋排列对热导率的影响，发现热传导由松弛子而非单个磁子主导，且热导率随螺旋pitch减小而增加。
2026-02-03 cond-mat.str-el
Tunable Skyrmions in a Topological Wigner Crystal
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Rutgers, The State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）；The University of Tennessee（田纳西大学）
该研究通过拓扑维格纳晶体的赝自旋相互作用模型，揭示了铁磁海森堡交换J与手性相互作用γ的竞争可稳定密度随γ/J连续调节的零场斯格明子晶体，明确了铁磁拓扑维格纳晶体的相图。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Imaging the ultrafast coherent control of a skyrmion crystal
本研究针对斯格明子的确定性动力学操控难题，提出利用圆偏振飞秒激光脉冲通过逆法拉第效应激发集体磁振子模式，实现斯格明子晶体的超快相干旋转控制，为高速自旋逻辑器件研发提供了新途径。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnon spectrum of the helimagnetic insulator Cu2OSeO3
手性磁体中复杂的低温有序态通常由多种磁相互作用之间的竞争控制。手征晶格的多铁性Cu2OSeO3成为第一种绝缘的螺旋磁材料，在这种材料中建立了一种长程序的拓扑稳定的自旋涡旋，称为skyrmions。在这里，我们采用国家的最先进的非弹性中子散射（INS），以了解整个三维自旋激发光谱的Cu2OSeO3在很宽的能量范围。不同类型的高和低能量色散磁振子模式分开的广泛的能隙观察到的良好协议与先前提出的微观理论的基础上的模型纠缠Cu 4四面体。我们的INS数据与模型自旋动力学计算的基础上，这些理论建议的比较，使一个准确的定量验证的基本磁相互作用的Cu2OSeO3是必不可少的了解其丰富的低温磁有序相。
2015-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of Moire Magnets and Topological Magnons: Applications to Twisted Bilayer CrI3
我们发展了一个全面的扭曲双层磁性理论。从二维蜂窝状磁体CrI 3的第一性原理计算出发，我们构造了一个通用的自旋模型，它代表了一大类扭曲双层磁系统.利用Monte-Carlo方法，我们发现了许多在以往的理论和实验研究中被忽略的非共线磁序和拓扑磁振子。作为扭转角的函数，共线磁序经历了向非共线磁序和磁畴相的相变。在磁畴相，我们发现，空间变化的层间耦合产生的磁skyrmions，即使在没有的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。此外，我们通过建立莫尔磁铁的场论模型，描述了磁相变的临界现象。我们的连续模型很好地解释了在数值模拟中观察到的相变的性质。最后，我们对磁振子激发的拓扑性质进行了分类。各相的磁振子具有不同的质量隙，具有不同的物理起源。在共线铁磁序中，出现高阶拓扑磁振子绝缘体相。它是磁子系统中高阶拓扑相的一个独特例子，因为它不要求相互作用的非共线序或非对称形式。在磁畴阶段，磁振子沿畴壁局域化，形成一维拓扑边缘模。当封闭的畴壁变形为开放的网络时，受限的边缘模扩展形成拓扑磁振子的网络模型。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
