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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Attractive Hopfions and Bimerons in Thin Films of Chiral Magnets: Cluster Formation and Lattice Instability in the Conical Phase
Hiroshima University（广岛大学）
研究手性磁体薄膜中双半子和霍普夫子在锥形态背景下的能量、相互作用及有序倾向，发现吸引相互作用导致团簇形成但无稳定长程有序。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft math-ph
Topological energy bounds for frustrated magnets
受抑磁体已知支持二维拓扑孤子，称为skyrmions。一个连续模型的挫折磁铁最近被证明支持两个二维skyrmions和三维打结孤子（hopfions）。在本文中，我们推导出这些孤子的能量表示的拓扑不变量的下界。的界限是线性的程度的情况下，skyrmions和规模的霍普夫度的3/4的权力的情况下，hopfions。
2019-03-18 cond-mat.mes-hall hep-th
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
Three-Dimensional Domain-Wall Membranes
本研究提出一种有效几何理论，将三维磁结构表示为二维可定向畴壁膜并积分得到简化能量泛函，揭示了曲率、拓扑与微磁能量的耦合，为探索三维自旋系统提供了通用框架。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall
Heliknoton in a film of cubic chiral magnet
本文通过微磁建模等方法研究立方手性磁体薄膜中三维拓扑态heliknoton的稳定参数范围、TEM图像及有限温度稳定性，为实验探索提供路径。
2023-04-20 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
Symmetry broken spin reorientation transition in epitaxial MgO/Fe/MgO layers with competing anisotropies
MgO/Fe界面垂直磁各向异性（PMA）的观察促进了基于MgO/Fe铁磁层的自旋电子器件的发展。然而，在标准的磁性隧道结（MTJ）与竞争的PMA和面内各向异性的磁化反转仍然不清楚。在这里，我们报告的磁场诱导的非易失性对称性破缺的磁化重取向从平面内的垂直（平面外）状态在温度低于50 K的过渡。样品为MgO/Fe（100）/MgO中的10 nm厚的Fe，作为V/MgO/Fe/MgO/Fe/Co双势垒MTJ的堆叠组分。微磁学模拟与PMA和不同的二阶各向异性在相反的Fe/MgO界面定性再现所观察到的对称性破缺自旋重取向转变。我们的研究结果打开的可能性，发展多态外延自旋电子学的基础上竞争的磁各向异性。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall
Competing interactions in artificial spin chains
利用磁力显微镜和微磁学模拟研究了人工阻挫自旋链的低能磁位形。与大多数二维人工自旋系统的研究相反，其中挫折来自晶格几何形状，这里的磁挫折源于相邻自旋之间的竞争相互作用。通过不断调整这些相互作用的强度和符号，我们表明，不同的磁相可以稳定。我们的实验结果和预测的一维各向异性次近邻伊辛（ANNNI）模型之间的比较表明，人工挫折自旋链有一个更丰富的相图比最初预期的。除了观察几个磁性订单和潜在的扩展这项工作的高度简并的人工自旋链，我们的研究结果表明，微磁性的性质，个别磁性元素允许观察亚稳态自旋配置。
2017-06-17 cond-mat.mes-hall
Competing effects at Pt/YIG interfaces: spin Hall magnetoresistance, magnon excitations and magnetic frustration
研究了界面修饰后Pt/Y3 Fe 5 O 12（YIG）基器件的自旋霍尔磁电阻（SMR）和磁振子自旋输运（MST）。我们的测量结果表明，YIG薄膜的表面处理的结果在一个轻微的增强自旋混合电导和一个非凡的增加在室温下的自旋到磁振子激发的效率。YIG薄膜的表面在低温下会产生表面磁阻挫，导致SMR的符号变化和MST的显著抑制。我们的研究结果表明，SMR和MST可用于探索表面的磁性，包括那些具有复杂的磁性纹理，并强调非磁性/铁磁界面特性的关键重要性，在所得到的自旋电子器件的性能。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall
Competing magnetic anisotropies in atomic-scale junctions
利用第一性原理计算，我们研究了5d过渡金属原子结的磁性，包括结构弛豫和自旋轨道耦合。在拉伸单原子链的W，Ir，和Pt悬浮在两个引线之间，我们发现发展的强磁性和大值的磁晶各向异性能（MAE）高达30毫电子伏每个链原子。我们预测，开关的易磁化轴的纳米接触伸长后，应通过弹道各向异性磁阻测量观察。由于不同的局部对称性，中心链原子和引线附近的链原子对MAE的贡献可以具有相反的符号，这降低了总MAE。我们证明了这种效应的发生与电极的链长或几何形状无关。
2010-01-26 cond-mat.mes-hall
Dual nature of magnetic dopants and competing trends in topological insulators
与磁性杂质相互作用的拓扑绝缘体已被报道具有几种非常规效应。这些现象描述的框架内的缺口狄拉克准粒子由于时间反演对称性破缺。然而，绝大多数的研究表明，即使拓扑绝缘体变成磁性的，在狄拉克点附近也存在有限的态密度。在这里，我们映射的拓扑状态的磁性杂质在原子尺度上的响应。我们证明了磁有序和无隙态可以共存。我们表明，这是如何的两个相反的趋势，即间隙开放和狄拉克节点杂质带的出现，都诱导的磁性掺杂剂之间的微妙平衡的结果。我们的研究结果证明了一个更加复杂和丰富的场景，相对于曾经普遍假设，显示不同的电子和磁状态可能会产生和控制在这类迷人的材料。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall
Quantification of competing magnetic states and switching pathways in curved nanowires by direct dynamic imaging
对于可行的应用，基于例如畴壁运动的自旋电子器件需要具有稳定的磁化状态和将一种状态转换为另一种状态的高度可再现的切换路径，并且是高度可靠的。系统中存在多个稳定状态和切换路径是设备操作的决定性障碍，但罕见和随机事件难以检测和理解。我们展示了一种方法来量化竞争的磁性状态和随机切换路径的基础上，时间分辨扫描电子显微镜与极化分析，适用于技术相关的控制涡畴壁手性通过字段和弯曲的电线。虽然是一个泵探测技术，但我们的分析方案允许解开不同的发生动态路径，我们甚至可以确定罕见的事件，导致从一个磁化切换路径的变化，通过温度和几何形状依赖的测量到另一个路径。实验成像的支持下，微磁模拟，以揭示机制负责的途径的变化。一起的结果使我们能够解释的起源和细节的畴壁手性控制和量化的频率和相关的能量障碍的热激活的状态和切换路径的变化。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall
Dynamic annihilation pathways of magnetic skyrmions
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
Phenomenological theory of magnetization reversal in nanosystems with competing anisotropies
在纳米磁性系统中，内禀磁各向异性和表面/界面诱导磁各向异性之间的相互作用强烈地影响磁化过程。我们发展了一个微磁理论来描述场驱动的纳米磁体与立方和单轴各向异性的重取向。在竞争阶段和伴随的多畴状态的参数的自旋配置计算作为所施加的磁场和磁各向异性的函数。构造的磁相图允许分类不同类型的磁化反转，并提供详细的分析磁性纳米结构的开关过程。计算的孤立畴壁的磁化曲线表明，这种壁的平衡参数是非常敏感的施加磁场和竞争的各向异性的值，可以在很宽的范围内变化。对于具有垂直各向异性的纳米层，条纹畴的几何参数已被计算为偏置场的函数。结果被施加到分析的磁化过程中观察到的各种纳米系统与竞争的各向异性，主要是在稀磁半导体薄膜（Ga，Mn）As。
2008-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Quantum spin pumping at fractionally quantized magnetization state for a system with competing exchange interactions
研究了具有竞争交换作用的反铁磁自旋1/2链的量子自旋抽运。我们表明，在空间和时间调制的空间周期性的潜力作为一个量子自旋泵。在我们的模型系统中，外加电场通过引入键交替交换相互作用导致自旋能隙到其临界基态。我们研究了不同量子化磁化状态下的量子自旋抽运，并从物理上解释了不同分数量子化磁化状态下量子自旋抽运的存在和不存在。
2008-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Competing magnetic states on the surface of multilayer ABC-stacked graphene
该研究采用无规相近似处理ABC多层石墨烯中的在位Hubbard排斥，揭示零能拓扑平带诱导的多种铁磁与亚铁磁竞争态及其随相互作用和掺杂的变化。
2024-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Three-dimensional magnetization textures as quaternionic functions
Galkin Donetsk Institute for Physics and Engineering（戈尔金顿涅茨克物理与工程研究所）；Institute for Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院计算数学研究所）
本文提出用四元数函数乘积表示三维磁化织构（包括无奇点霍普夫子及奇异布洛赫点对），为理论建模和微磁模拟提供分析工具，并指出其潜在拓扑量子计算应用。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Adjustable 3D magnetic configuration in ferrimagnetic multilayers with competing interactions visualized by soft X-ray vector tomography
软X射线磁矢量层析成像已被用于可视化与前所未有的细节，仅从实验数据的三维磁配置的亚铁磁性的Gd 12 Co 88/Nd 17 Co 83/Gd 24 Co 76多层竞争各向异性，交换和静磁相互作用在不同的深度。的三层显示磁条域，安排在一个人字形图案，这是从中央的Nd 17 Co 83到底部的Gd 12 Co 88层压印与扭曲的封闭域结构的厚度。在顶部Gd 24 Co 76层附近，观察到具有面外磁化反转的局部交换弹簧、调制波纹图案以及跨厚度的磁涡旋和反涡旋。磁层析成像的详细分析表明，在NdCo/GdCo界面的交换弹簧的有效强度可以微调GdxCo 1-x的组成和各向异性（由样品制造确定）和在平面内的条纹取向（可调），展示了磁工程研究中的三维磁可视化技术的能力。
2021-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing magnetic states in transition metal dichalcogenide moiré materials
小扭转角过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层形成孤立的平坦莫尔条纹，其近似由三角晶格广义哈伯德模型[PhysRevLett.121.026402]描述。在这篇文章中，我们将探讨在不同的控制条件下出现的金属态和绝缘态，密度为每个摩尔周期一个电子，以及它们之间的转换。通过结合完全自洽的Hartree-Fock理论计算与原子极限附近的强耦合展开，我们确定了四个不同的磁状态和一个磁状态附近的模型相图的金属-绝缘体相变线。铁磁绝缘状态，稳定的非本地直接交换相互作用，是令人惊讶的突出。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hybrid superconducting-magnetic memory device using competing order parameters
超导器件依赖于调制约瑟夫森结中的复杂超导序参量，已经被开发用于低功率逻辑运算、高频振荡器和精密磁场传感器。磁器件依赖于局部矢量序参量-局部磁矩的调制，已被用作存储元件、高频自旋转移振荡器和磁场传感器。在混合超导磁器件中，这两个序参量相互竞争，一种序抑制另一种序。最近对超低功率、高密度低温存储器的兴趣激发了对融合超导和磁行为的新兴趣，以便利用这两个竞争的序参量来产生新颖的开关元件。在这里，我们描述了一个可重构的双层磁自旋阀集成在一个约瑟夫森结。我们的测量分离的抑制超导耦合由于在磁性层中的交换场，这会导致超导电流的depairing，从抑制由于由磁性层产生的磁场。超导序参量的交换场抑制是可调谐和可切换的行为，其也可扩展到纳米器件尺寸。这些器件是第一个展示约瑟夫森耦合在幅度和相位上的非易失性、尺寸无关的开关的器件，并且它们可以允许第一个纳米级超导存储器件。
2013-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Competing magnetic orders and multipolar Weyl fermions in 227 pyrochlore iridates
由于铱基227烧绿石氧化物具有极强的自旋-轨道耦合和Hubbard相互作用，因此它们具有丰富的竞争磁序和涌现的多极Weyl准粒子。在这里，我们表明，这个家庭的材料主要是对电子非共面的全进全出（AIAO）和三进一出（3 I1 O）订单的成核敏感，分别在单线态$A_{2u}$和三线态$T_{1u}$表示下转换，支持八极和偶极Weyl费米子，并有利于强现场哈伯德和最近邻铁磁相互作用。此外，共面磁序一般出现作为它们之间的中间相。这个顺序在三重态$T_{2u}$表示下变换，并且也拥有八极外尔费米子。当$x=0$和1分别为1时，在（Nd $_{1-x}$ Pr $_{x}$）$_2$ Ir $_2$ O $_7$中可能实现AIAO和3 I1 O相，原则上可以在中间掺杂（$0<x<1$）或在压力（流体静力学）Nd $_2$ Ir $_2$ O $_7$中发现介入的$T_{2u}$顺序。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Competing magnetic states in a non-coplanar Kagome magnet
University of Cambridge（剑桥大学）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；American University of Sharjah（沙迦美国大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）；University of Salerno（萨莱诺大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Department of Materials, University of Oxford（牛津大学材料系）；SPIN-CNR
研究揭示了在立方相Mn3Ge中持续到400K的非共面自旋配置，通过竞争磁态产生非传统AHE，为非共面磁性在AFM自旋电子学中的应用提供了新平台。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic phases from competing Hubbard and extended Coulomb interactions in twisted bilayer graphene
我们实现了一个自洽的Hartree-Fock近似的基础上在真实空间中的微观模型，这使我们能够考虑之间的相互作用的哈伯德和扩展的库仑相互作用在扭曲的双层石墨烯在魔角。这两种相互作用倾向于支持不同的对称性破缺模式，因此在其中一种或另一种占主导地位的机制中具有互补作用。我们发现，对于足够大的值的现场哈伯德排斥，魔角石墨烯具有反铁磁基态的电荷中性点，而在半填充的最低价带的状态成为完全自旋极化。在一般情况下，一个适当的屏蔽扩展库仑相互作用需要观察在任何情况下的磁状态，否则的不稳定性发生在电荷扇区，优先在时间反演，手性或谷对称性破缺的形式。
2021-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Competing Higher Order Topological Superconducting Phases in Triangular Lattice Magnet-Superconductor Hybrid Systems
该研究揭示三角晶格磁体-超导体混合系统中堆叠磁结构与晶格协同产生的多种高阶拓扑超导相，并以单链和双链吸附原子结构解释其竞争机制。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ginzburg-Landau theory for skyrmions in inversion-symmetric magnets with competing interactions
磁skyrmions近年来吸引了相当大的关注，在自旋电子学应用的巨大潜力。一般来说，skyrmions比原子晶格常数大，这允许在连续极限下的金斯堡-朗道型描述。这样的描述成功地捕获了B20化合物中Skyrmions的主要实验观察，没有反转对称性。Skyrmions也可以存在于具有竞争相互作用的反转对称磁体中。在这里，我们推导出一个一般的金斯堡-朗道理论的skyrmions在这些磁铁有效的长波长限制。我们基于导出的Ginzburg-Landau理论研究了Skyrmions的不寻常的静态和动力学性质。我们表明，易轴自旋各向异性是足够的稳定skyrmion晶格。有趣的是，反转对称磁体中的skyrmion除了通常的skyrmion平移运动（轨道运动）之外，还具有与螺旋度旋转相关的新的内部自由度，即skyrmion作为粒子的"自旋"。单个skyrmion的轨道自由度和自旋自由度可以相互耦合，并产生不寻常的行为，这是由Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用稳定的skyrmion所不存在的。导出的Ginzburg-Landau理论为讨论Skyrmion物理提供了一个方便和通用的框架，并将有助于在反演对称磁体中寻找Skyrmion。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.str-el
