三维Shankar斯格明子在受挫反铁磁体中的研究
Three-Dimensional Shankar Skyrmions in Frustrated Antiferromagnets
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中文总结 AI 辅助
本文为受挫手性反铁磁体中的三维Shankar斯格明子建立连续介质理论，通过标度分析确定稳定条件，识别两种微观实现路径，并揭示其呼吸振荡集体模式，为3D非阿贝尔拓扑纹理研究提供框架。
中文摘要 AI 辅助
我们为受挫手性反铁磁体（AFs）中的三维（3D）Shankar斯格明子建立了一个连续介质理论，并推导了亚稳态有限尺寸$\pi_3(SO(3))$孤子的条件。Derrick-Hobart标度分析表明，交换作用、Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）、各向异性和受挫效应可以相互平衡，从而设定一个有限的平衡尺寸。我们确定了通往这一共同拓扑与稳定化框架的两种微观路径：非共线反铁磁体中的内禀旋转框架序，以及振幅软化Néel场的$\mathbb{S}^3$扩展。在后者中，光滑的四分量纹理投影到一个Néel场上，该场包含一对空间分离的、带相反电荷的Bloch点。数值最小化产生了亚稳态单极纹理，而有效动力学将相干呼吸振荡识别为其特征性的有限频率集体模式。我们的结果为Shankar斯格明子的静力学和动力学提供了一个微观框架，并指出受挫手性反铁磁体是3D非阿贝尔拓扑纹理的有前景宿主。
英文摘要
We formulate a continuum theory for three-dimensional (3D) Shankar skyrmions in frustrated chiral antiferromagnets (AFs) and derive the conditions for metastable finite-size $π_3(SO(3))$ solitons. A Derrick--Hobart scaling analysis shows that exchange, Dzyaloshinskii--Moriya interaction (DMI), anisotropy, and frustration can balance to set a finite equilibrium size. We identify two microscopic routes to this common topological and stabilization framework: intrinsic rotation-frame order in noncollinear AFs and an $\mathbb{S}^3$ extension of an amplitude-softened Néel field. In the latter, the smooth four-component texture projects onto a Néel field containing a spatially separated pair of oppositely charged Bloch points. Numerical minimization yields metastable monopole textures, while the effective dynamics identifies coherent breathing oscillations as their characteristic finite-frequency collective mode. Our results provide a microscopic framework for the statics and dynamics of Shankar skyrmions and identify frustrated chiral AFs as promising hosts of 3D non-Abelian topological textures.
发表机构
- University of Luxembourg（卢森堡大学）
- University of Edinburgh（爱丁堡大学）
- Universidad de Chile（智利大学）
- Universidad de Tarapacá（塔拉帕卡大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
