Small-angle neutron scattering signatures of magnetic hopfions
本文基于Ritz模型解析计算了磁霍普夫子的非极化SANS截面、自旋翻转散射截面和手性函数，并数值获得实空间关联函数，为利用小角中子散射实验探测磁霍普夫子提供了理论依据。
2024-04-27 cond-mat.mes-hall
Emergent Magneto-multipoles and Nonlinear Responses of a Magnetic Hopfion
磁hopfion的三维出射磁场$\textbf{B}^e$以类似于经典电磁场多极的方式产生出射磁多极。在这里，我们证明了一个hopfion的非线性响应的特点是它的出射磁环矩${T}^e_z = \frac{1}{2}\int (\textbf{r}\times \textbf{B}^e)_z dV$和出射磁八极分量${\it Γ}^e =\int [(x^2+y^2)B^e_z - xz B^e_x - y z B^e_y] dV$。在沿（垂直于）${T}^e_z$方向施加的交流驱动电流下，该hopfion表现出非互易动力学（非线性hopfion霍尔效应）。非互易性和非线性霍尔角的符号由Hopfion的极性和手征性决定。本文还讨论了磁hopfion引起的非线性电输运。这项工作揭示了突现磁多极子在非线性hopfion动力学中的重要作用，并可能激发对突现电磁多极子引起的拓扑自旋织构的动力学响应的进一步研究。
2022-12-07 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
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
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
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
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
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
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
Binding a Hopfion in Chiral Magnet Nanodisk
Hopfions是一种三维拓扑纹理，其特征在于具有整数Hopf不变量$Q_H$。在这里，我们提出了一个零场，稳定的hopfion自旋纹理的磁性系统中的手性磁性纳米盘夹在两个薄膜垂直磁各向异性。自旋织构的原像和$Q_H$的数值计算表明，该介子具有$Q_H=1$ .此外，另一个非平凡的状态，其中包括一个反偶对（MAP）也稳定在这个系统中。通过外加磁场，可以实现具有相同极化的Hopfion态和MAP态的相互转换。Hopfion和MAP状态之间的拓扑转换涉及MAP的创建（湮灭）和原像的扭曲。我们的工作为研究非平凡的3D拓扑自旋纹理铺平了道路，并在3D自旋电子学领域激发了更多的研究。
2018-07-27 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
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
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
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
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
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
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
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
Quantum Hopfion rings in the cluster mean-field approximation
University of Luxembourg（卢森堡大学）
研究二维和三维自旋纹理在簇平均场近似中的量子特性，结合CMFA与对称化程序，利用磁构型圆柱对称性构建链状簇，揭示经典微磁模型局限，表明正则化微磁方程可作扩展框架。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
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
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
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
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
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
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
3D Magnetic Textures with Mixed Topology: Unlocking the Tunable Hopf Index
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）
该研究提出周期性磁织构Hopf指数的离散几何定义，发现分数霍普夫子等混合拓扑态，为Hopf指数取多类数值提供物理依据。
2024-11-11 cond-mat.mes-hall
A light induced metastable magnetic texture uncovered by in-situ Lorentz microscopy
磁拓扑缺陷，包括涡旋和Skyrmions，可以通过调节内禀磁相互作用和杂散场几何形状稳定为平衡结构。在这里，采用快速淬火条件下，我们报告的观察光诱导的亚稳磁织构，它由一个密集的纳米级网络的涡旋和反涡旋，并表现出玻璃般的性能。我们的研究结果突出了光驱动磁系统中复杂有序机制的出现，开辟了利用超快远离平衡弛豫过程的新途径。
2016-09-13 cond-mat.mes-hall
Transverse magnetic field effects on metastable states of magnetic island chains
Kansas State University（堪萨斯州立大学）
研究横向磁场对磁岛链亚稳态的影响，分析磁场对不同亚稳态稳定性的作用，并通过相图展示系统多稳态特性。
2024-10-18 cond-mat.mes-hall
Metastable bound state of a pair of two-dimensional spatially separated electrons in anti-parallel magnetic fields
本文提出了一种新的机制，即在特殊形式的磁场作用下，两个等电荷载流子在双层系统中的结合。考虑了相邻层中的磁场大小相等、方向相反的磁场结构。在这样一个场中，产生了一个附加的运动积分--P对的动量.对于在一层中载流子处于零（n=0）朗道能级而在另一层中载流子处于第一（n=1）朗道能级的情况，发现电子对的能量对其动量E（P）的依赖性，这种依赖性是非单调的：出现了一个局部极大值和一个局部极小值，表明出现了两个具有相同电荷符号的载流子的亚稳态束缚态。
2003-04-01 cond-mat.mes-hall
Side resonances and metastable excited state of NV- center in diamond
本文讨论了金刚石晶体中光探测磁共振的边共振，提出了一种计算由负电荷氮空位NV-心和13 C核自旋组成的复合体系中超精细相互作用的新方法。用新的方法得到了能级和自旋态。该方法的基础是利用完备的交换算子集。在零磁场下，预言了亚稳态激发态的存在。
2017-01-15 cond-mat.mes-hall
Metastable domain wall dynamics in magnetic nanowires
我们研究了小直径圆柱形纳米线中畴壁对的亚稳态的形成和控制，其中横壁是低能态。我们表明，这些对在一定条件下形成束缚态，寿命长达200ns，并通过自旋极化电流的影响而稳定。它们的稳定性进行了分析与模型的基础上的静磁相互作用和三维微磁模拟。束缚态的出现可能会阻碍设备的运行。
2014-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metastable states of sub-micron scale ferromagnetic periodic antidot arrays
由于磁化强度矢量场的连续性及其边界条件，纳米尺度上的磁性织构具有拓扑特征。在薄的平面纳米元件中，其中磁化强度的厚度依赖性是不重要的，纹理可以表示为2-d拓扑孤子的汤，对应于磁涡旋和反涡旋，这是Skyrme模型的解决方案。然后，元素（边界条件）的拓扑对这些对象的属性和位置施加限制。磁性反点的周期性阵列具有无限连通性的拓扑结构。在这项工作中，我们分类和建立一个近似的解析表示的亚稳磁化织构在这样的阵列，并证明其拓扑电荷的守恒。
2018-10-14 cond-mat.mes-hall
Coupling of spatially separated carriers in crossed electric and magnetic fields and a possibility of a metastable superconducting state in bilayer systems
结果表明，在双层导电结构中，在特殊结构的电场和磁场交叉作用下（相邻层的电场和磁场符号相反），一对等电荷载流子的能量对动量的依赖关系存在局部极小值。这个最小值对应于一个束缚态的对。局部最小值与绝对最小值之间有一个很大的能量势垒。这提供了束缚态相对于不同散射过程的稳定性。如果对的数量是宏观的，则可能发生到亚稳超导状态的相变。
2001-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Path sampling for lifetimes of metastable magnetic skyrmions and direct comparison with Kramers' method
我们在许多维度上对Kramers的方法进行了直接比较，Langer理论--适用于磁自旋系统，以及一种以前向通量采样形式的路径采样方法，作为计算亚稳态磁skyrmions坍缩率的一种手段。我们表明，这两种方法之间获得了良好的协议。我们报告的变化与skyrmion崩溃的尝试频率由三到四个数量级的变化时，由5 $\%$的交换强度，这证实了存在一个强大的熵贡献的skyrmion的寿命施加的磁场。这表明，在复杂系统中，除了内能势垒之外，速率前因子的知识对于正确估计寿命是必不可少的。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Map of metastable states for thin circular magnetic nano-cylinders
人工形状的铁磁岛纳米磁性系统由于其在自旋电子学、磁光子学和超导学中的当前和潜在应用，最近成为一个热门的课题。当岛的尺寸接近磁性材料的交换长度（约15 nm）时，其磁性结构变得明显不同。它决定了元素的静态和动态磁特性，但强烈依赖于它们的形状和大小。在这里，我们映射这种依赖性的几个交换长度大小的圆柱形岛屿。我们概述了“C”型磁态的亚稳区域，证明它们确实是真实的，而不是钉扎粒子缺陷的结果。一种在零磁场下产生具有保证磁涡旋状态的最小粒子的方法变得明显。预计该地图将有助于集中精力规划实验和装置。
2008-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metastable magnetic domains and the anomalous $B_\parallel=0$ resistance peak in twisted double bilayer graphene
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Birla Institute of Technology and Science（比尔拉理工学院）
该研究揭示扭转双双层石墨烯零面内磁场处反常电阻峰的起源，关联轨道磁畴构型与自旋自由度，明确面内磁场及栅极电压轨迹对该峰的调控作用。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Topological-chiral magnetic interactions driven by emergent orbital magnetism
200年前，安德烈-玛丽·安培发现，由穿透性磁场产生的电子流形成的电回路可以相互作用。在这里，我们表明，安培的观察可以转移到量子领域之间的相互作用的三角形格子上的自旋，在原子尺度上的电流与一种特殊类型的轨道运动的电子在响应于非共面的相邻自旋发挥作用的磁场。由此产生的拓扑轨道矩的基础上的自旋结构的拓扑结构的轨道动力学的关系。我们证明了拓扑轨道矩之间的相互作用以及与底层晶格自旋的相互作用产生了一类新的磁相互作用$-$拓扑手性相互作用$-$，它可以支配著名的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用，从而为实现具有三维磁化织构的新型手性磁性材料（如磁hopfion）开辟了一条道路。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall
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
Topological melting of the metastable skyrmion lattice in the chiral magnet Co$_9$Zn$_9$Mn$_2$
在一个$β$ -Mn型手性磁体Co $_9$ Zn $_9$ Mn $_2$中，我们证明了磁场驱动的室温亚稳拓扑skyrmion晶格的坍缩通过一个由部分拓扑电荷反转描述的机制。使用洛伦兹透射电子显微镜，直接观察到的磁化强度分布，因为磁场被扫描反平行于原来的skyrmion核心磁化，即负磁场。由于Skyrmion的拓扑稳定性，对于越来越负的场，避免了亚稳Skyrmion晶格到平衡螺旋态的直接转变。相反，亚稳态skyrmion晶格逐渐转变成巨大的磁泡由$2π$域壁分开。最终，这些大结构让位于形成一种近乎均匀磁化的介质，这种介质出人意料地拥有低密度的孤立skyrmions，这些skyrmions具有反转的核心磁化，因此与初始状态相比，总拓扑电荷的大小减小且符号相反。类似的现象已经观察到以前在系统托管有序晶格的磁泡稳定的偶极相互作用和所谓的“拓扑熔化”。数值计算的支持下，我们认为，观察到的部分拓扑电荷反转制度有其起源的拓扑保护的起始亚稳skyrmion状态。
2022-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal stability of metastable magnetic skyrmions: Entropic narrowing and significance of internal eigenmodes
我们计算湮灭率的亚稳态磁skyrmions使用的形式兰格的理论在中高阻尼（IHD）制度。对于内尔斯基尔米恩、布洛赫斯基尔米恩和反斯基尔米恩，我们看到两种可能的湮灭路径：坍缩和通过边界逃逸。我们还研究了弯曲与平坦边界，第二Skyrmion和非磁性缺陷的影响。我们发现，skyrmion的内部模式发挥主导作用的热激活过渡相比，自旋波激发和内部模式的相对贡献取决于过渡过程的性质。我们对零场稳定的小Skyrmion的计算表明，在缺陷上的坍缩是最可能的路径，在没有缺陷的情况下，湮灭主要由逃逸机制控制，尽管这种情况下的激活能高于坍缩过程的激活能.通过平坦边界逃逸的可能性比通过弯曲边界逃逸的可能性大。因此，亚稳skyrmions稳定性的潜在来源并不在于高活化能，也不在于过渡态的动力学，而是来自鞍点区域的熵变窄，这导致了尝试频率的降低。这种窄化效应主要与Skyrmion的内部模式有关。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Metastable phase in the quantum Hall ferromagnet
随时间变化的电容测量揭示了砷化镓量子阱中电子的不稳定相，当两个具有相反自旋的朗道能级通过施加栅极电压接近简并时，会发生这种不稳定相。该相在低于临界温度时出现，并表现出特殊的非平衡动力学演化。弛豫动力学被发现遵循拉伸指数行为，并与通过扫描磁场观察到的磁滞回线相关。这些实验表明，亚稳态随机分布的磁畴参与弛豫过程中的方式，是等效地可调的栅极电压或温度的变化。
2003-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Inhomogeneous States in a Small Magnetic Disk with Single-Ion Surface Anisotropy
我们研究了具有单离子表面各向异性和圆盘几何的易平面海森堡磁体的基态和亚稳态。在边界的相对点处具有两个半涡的配置被示出对于强各向异性是优选的。我们提出了一个简单的分析描述的自旋配置的所有值的表面各向异性。晶格钉扎效应导致了一系列亚稳组态的出现。
2003-06-24 cond-mat.mes-hall
A theory of skyrmion crystal formation
介绍了手性磁性薄膜中Skyrmion晶体（SkX）形成的一般理论及其热力学行为。当表征Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用强度的参数$κ$足够大时，手性磁性薄膜可以具有任意Skyrmion密度的亚稳态.在没有磁场的情况下，无限薄膜的最低能态是占据整个薄膜的一个长的锯齿形分叉条纹skyrmion。在垂直于薄膜的中间场下，最低能态具有有限的skyrmion密度。这就是为什么手征磁性膜通常在低场下处于条纹状态，并且当$κ$高于临界值时，SkX仅在最佳场附近。当$κ$低于临界值时，无论有无场，最低能态都是条带状螺旋态。多亚稳态解释了薄膜中不同亚稳态的热力学路径依赖性。$κ$值随温度的降低解释了为什么SkX在许多Skyrmion系统中在低温下成为亚稳态。这些发现为SkX操作和基于skyrmion的应用开辟了新的途径。
2022-04-13 cond-mat.mes-hall
Stable skyrmion bundles at room temperature and zero magnetic field in a chiral magnet
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Anhui Province Key Laboratory of Low-Energy Quantum Materials and Devices, High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场实验室低能量子材料与器件安徽省重点实验室）；School of Physics and Optoelectronic Engineering, Anhui University（安徽大学物理与光电工程学院）；School of Physics and Materials Engineering, Hefei Normal University（合肥师范学院物理与材料工程学院）；Anhui Key Laboratory of Magnetic Functional Materials and Devices, School of Materials Science and Engineering, Anhui University（安徽大学材料科学与工程学院磁性功能材料与器件安徽省重点实验室）
在铁磁体Co8Zn10Mn2中，通过脉冲电流和反向磁场实现了室温零磁场下稳定存在的Skyrmion束，并揭示了其作为被分数Hopfion包围的Skyrmion管的性质。
2025-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced metastable (anti-)skyrmion states with higher-order topological charge
Universität Göttingen（哥廷根大学）；Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences（马克斯·普朗克多学科科学研究所）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；TU Wien（维也纳工业大学）
本研究通过激光诱导在无斯格明子基态的Co/Ni多层膜中产生拓扑荷高达|Q|=3的亚稳态（反）斯格明子，并利用激发通量和外磁场调控其数量与类型，为超快自旋电子学提供新途径。
2026-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic annihilation pathways of magnetic skyrmions
Center for Magnetism and Magnetic Nanostructures, University of Colorado Colorado Springs（科罗拉多大学斯普林斯分校磁学与磁性纳米结构中心）
本文通过伪谱方法研究二维磁性Skyrmion的动态湮灭路径，发现模型选择和空间离散化对Skyrmion动力学有显著影响，并展示了其在多尺度建模和材料发现中的应用潜力。
2025-11-21 cond-mat.mes-hall
Metastable bound states of the of the interacting 2D magnetoexcitons
研究了由两个二维磁激子组成的二维磁双激子的可能形成，其中电子和空穴位于最低朗道能级（LLL）上，具有相反的质心波矢k和，并且具有垂直于相应波矢的反平行电偶极矩。考虑了两个电子和两个空穴的两种旋量结构。在单重态-单重态中，两个电子的自旋以及两个空穴的有效自旋产生了总自旋S=0及其在磁场上的投影的组合。三重态-三重态对应于S=1。两个轨道高斯变分波函数，|K|和描述分子内两个磁激子的相对运动。结果表明，在LLLs近似下，双磁激子的稳定束缚态是不存在的。发现了三重态-三重态自旋组态的亚稳束缚态，其轨道波函数在面内环上具有极大值。亚稳态束缚态具有与磁激子电离势相当的能量激活势垒，并且由于亚稳态双激子-对位激子转换而产生新的发光带，其频率高于对位磁激子发光线的频率。
2018-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-hidden magnetic order in a multi-orbital Mott insulator
本文在光掺杂Ca$_2$RuO$_4$中发现了一种在中间时间尺度上出现、具有破缺滑移面对称性且与层内铁磁序一致的亚稳态，并通过模型计算揭示了其非热形成路径。
2025-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Beyond skyrmions: Review and perspectives of alternative magnetic quasiparticles
自十年前发现以来，磁性Skyrmion吸引了巨大的研究兴趣。这些纳米涡旋的非平凡的实空间拓扑结构导致了根本上有趣的和技术相关的后果-纹理的skyrmion霍尔效应和电子的拓扑霍尔效应。此外，它赋予Skyrmion在铁磁环境中的巨大稳定性，即使在小尺寸下，也使Skyrmion渴望成为未来的信息载体。尽管如此，在自旋电子器件中利用skyrmions还没有实现，除其他原因外，由于其电流驱动运动的缺点。在这篇综述中，我们提出了最近的趋势，在该领域的拓扑自旋纹理超越skyrmions。这些天体中的大多数可以被认为是多个亚粒子的组合，例如双聚子，或在不同磁性环境中的类似物，例如反铁磁skyrmion，以及三维概括，例如hopfions。我们分类的替代磁性准粒子-其中一些实验观察到的，其他的理论预测-并提出最相关的和吉祥的优势，这一新兴领域。
2020-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robust metastable skyrmions with tunable size in the chiral magnet FePtMo$_3$N
合成新的材料，可以主机磁skyrmions和他们彻底的实验和理论表征是必不可少的未来技术应用。$β$型化合物FePtMo $_3$ N是属于手性空间群$P4_132$的一种这样的新型材料，其中由于不存在反转对称性而允许反对称的Dzyaloshinkii-Moriya相互作用。本文报道了FePtMo $_3$ N的小角中子散射（SANS）测量结果，证实了其磁基态是一个长周期自旋螺旋，居里温度为222 K.磁场诱导的SANS强度的重新分布表明，在温度略低于$T_{\text C}$时，螺旋结构在$\sim$ 13~mT处转变为skyrmion晶格.我们的关键观察是，在FePtMo $_3$ N的skyrmion状态是强大的场冷却到最低温度。而且，一旦通过场冷却制备了亚稳态，即使在零场下也存在Skyrmion晶格。此外，我们发现，在FePtMo $_3$ N的skyrmion尺寸表现出高灵敏度的样品温度，并可以在120和210纳米之间连续调谐。这为手性磁体拓扑性质的控制提供了新的前景。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
