We propose a framework to construct a real-space spin model based on the inverse Hamiltonian design. The method provides an efficient way of realizing unconventional topological spin textures by optimizing the interaction parameters. In order to demonstrate its usefulness, we show that the tuning of the long-range exchange interactions can give rise to a square skyrmion crystal even without factors that have been previously identified as prerequisites for its stabilization, such as Dzyaloshinskii-Moriya interaction, multi-spin interaction, and bond-dependent magnetic anisotropy. Moreover, we elucidate the essence for the emergence of the square skyrmion crystal by classifying the parameter sets we get by the method. Since the present framework by adopting machine learning techniques can be universally applied to any magnetic system irrespective of lattice structures, it serves as the efficient construction of an effective spin model and the understanding of the stabilization mechanisms for unconventional topological spin orders.
Theoretical study on stabilization and destabilization of magnetic skyrmions by uniaxial-strain-induced anisotropic Dzyaloshinskii--Moriya interactions
Proximity-Induced Skyrmion Stabilization at the Cu2OSeO3/Bi2Se3 Interface
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Center for Quantum Engineering (ZQE)（量子工程中心）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料能源研究中心）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Institute for Experimental and Applied Physics, University of Regensburg（雷根斯堡大学实验与应用物理研究所）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Institute of Physics, University of Augsburg（奥格斯堡大学物理研究所）
Square skyrmion crystal in centrosymmetric itinerant magnets
基于最近在GdRu $_2$ Si $_2$ [N. D. Khanh $\mathit{et}$ $\mathit{al.}$，Nat. Nanotech。$\mathbf{15}$，444（2020）]。通过模拟退火的一个有效的自旋模型从Kondo晶格模型在一个正方形晶格上，我们发现，一个正方形skyrmion晶体的两个自旋螺旋的叠加组成的稳定在磁场之间的协同作用的积极的双二次，键相关的各向异性和易轴各向异性。这与三角形skyrmion晶体形成鲜明对比，三角形skyrmion晶体仅由三种中的一种稳定，这表明正方形skyrmion晶体是具有磁各向异性的巡回磁体的特征。我们还表明，各种非共线和非共面自旋纹理出现依赖于模型参数以及所施加的磁场。本系统的研究将是有用的，不仅为确定的关键成分GdRu $_2$ Si $_2$，但也为探索进一步skyrmion托管材料的中心对称巡回磁铁。
Thermodynamically stable skyrmion lattice in tetragonal frustrated antiferromagnet with dipolar interaction
受最近关于GdRu $_2$ Si $_2$的实验结果的启发[Khanh，N.D.，Nakajima，T.，Yu，X.例如，\emph{Nat. Nanotechnol.} \textbf{15}，444-449（2020）]，其中观察到纳米正方形skyrmion晶格，我们提出了在外部磁场中具有偶极相互作用的中心对称四重阻挫反铁磁体的相图的高温部分的简单分析平均场描述。在倒易空间中，偶极力提供动量依赖的双轴各向异性。结果表明，在四元晶格中，对于$ab$平面上相互垂直的调制矢量，在布里渊区的大部分区域内，这种各向异性具有相互垂直的易磁化轴和共线的中间磁化轴，这导致双Q调制自旋结构的稳定化.后者原来是一个正方形的skyrmion晶格在其稳定区域的大部分与拓扑电荷$\pm 1$每个磁性单元格，这是由受抑的交换耦合，因此，纳米尺寸。当存在额外的单离子易轴各向异性时，易轴和中间轴可以互换，从而导致不同的相图。有人认为，后一种情况是相关的GdRu $_2$ Si $_2$。
Thermodynamic theory of square skyrmion lattice in tetragonal frustrated antiferromagnets
Center for Theoretical Physics of Complex Systems, Institute for Basic Science (IBS)（复杂系统理论物理中心，基础科学研究院）；National Research University “Higher School of Economics”（国立高等经济大学）；The Faculty of Physics of St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学物理系）
History dependence of the magnetic properties of single-crystal Fe$_{1-x}$Co$_{x}$Si
本文报道了Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$ Si，$0.20 \leq x \leq 0.50$光学浮区单晶的磁化强度、交流磁化率和比热。我们确定所有主要的结晶方向和冷却历史的磁相图。零场冷却后，相图类似于原型的化学计量立方手性磁铁锰硅。除了螺旋和锥形状态，我们观察到一个口袋的skyrmion晶格相低于helimagnetic有序温度。在这些国家之间的相边界的证据缓慢动态观察。当样品在小磁场中冷却时，Skyrmion晶格的相袋可以亚稳地持续到最低温度。结合转变温度、转变场和螺旋波长随组成的变化，这种滞后确定Fe $_{1-x}$ Co $_{x}$ Si是未来实验探索的理想材料，例如，Skyrmion晶格的拓扑解旋。
Frustration-driven topological textures on the honeycomb lattice: antiferromagnetic meron-antimeron and skyrmion crystals emerging from spiral spin liquids
Institute of Theoretical Solid State Physics, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院理论固体物理研究所）；Institute for Quantum Materials and Technology, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所）；Institute of Theoretical Condensed Matter Physics, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院理论凝聚态物理研究所）
Observation of Magnetic-Anisotropy Crossover and High-Temperature Skyrmions in the Dirac Magnet Fe3Ge with a Distorted Kagome Lattice
Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）；Fudan University（复旦大学）；Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）；Ningbo University（宁波大学）；Academia Sinica（中央研究院）；Shanghai University（上海大学）；Suzhou University of Technology（苏州科技大学）；Qufu Normal University（曲阜师范大学）；National Taiwan Normal University（台湾师范大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
