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仿真使Skyrmion动力学与实时实验对齐
Skyrmions是表现出类似粒子的特性的纳米到微米尺寸的磁旋转，可以通过电流有效地移动。这些属性使Skyrmions成为新型数据存储或计算机的绝佳系统。但是，为了优化此类设备，通常在计算上太昂贵了，无法模拟Skyrmions的复杂内部结构。
实现Skyrmion动力学的定量准粒子建模
图1：测定实验中电流诱导的力。（a）KERR显微镜图像显示了一个限制在40μm×7μm的带有漏斗类的丝线中的单个Skyrmion（深色斑点）。左侧和右侧的金触点允许沿线施加电流。（b-d）我们的方法的逐步应用为2.14∙106 A/m 2的电流密度。（b）用于施加在左侧（蓝色）和右（红色）的电流的偏置的天空分布。（c）产生的偏置PMF。（d）推断的纯固定能量景观（蓝色）和推断的纯力偏置（红色）。力偏置的中央区域的线性拟合（虚线黑线）的斜率等于天空上的力。（e）电流诱导的力对施加电流密度的强度图。通过将天空轨迹分为三个部分，并使用力偏差斜率的平均值和标准误差来估计数据点的误差。测量已在名义上的两个不同的设备上进行了与数据点颜色所示的同一样品上相同几何形状进行的。这些点进行调整以纠正Skyrmion尺寸的偏差；原始点以灰色给出。交叉表示模拟结果。
探索经典 skyrmion 的量子类似物的拓扑结构
在磁性中，skyrmion 对应于经典的三维自旋纹理，其特征是拓扑不变量，该不变量跟踪实空间中磁化的卷绕，这一属性不易推广到量子情况，因为量子自旋的方向通常定义不明确。此外，正如我们所表明的，在探测系统局部磁化的现代实验中，无法直接观察到量子 skyrmion 状态。然而，我们表明，这种新的量子态仍然可以通过在相邻晶格点上定义的特殊局部三自旋关联函数（标量手性）来识别和完全表征，这可以简化为大型系统的经典拓扑不变量，并且已被证明在量子 skyrmion 相中几乎是恒定的。
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拓扑带和异常大厅晶体最近突破性实验[1-3]中的层层天际[1-3]鉴定
在拓扑带和异常的大厅晶体最近突破性实验[1-3]中的Skyrmions已鉴定出二维平台中的分数Chern绝缘子阶段。尽管没有外部磁场，但这些阶段破坏了时间转换对称性，并且与著名的分数量子厅效应表现出很强的相似性。他们提出了拓扑平坦带（没有动能）和兰道水平之间的广泛类比[4]。对于一类特定的实验相关带（称为理想频段），甚至在这些频段和常规的Landau级别之间建立了映射。此映射通常将[5]与频带的轨道绕组联系起来，称为Skyrmion，类似于磁系统中的非平凡自旋纹理。这项实习的目的是研究拓扑平坦带中轨道天空的形成。通过求解具有超晶格（Moiré）电势的连续模型，将研究拓扑轨道天空的稳健性，以超出理想情况以外的通用频段。一个目的是探索实际空间和动量拓扑之间的Landau水平二元性如何扩展到真正的拓扑结束。此外，电子相互作用可以稳定具有拓扑特性的Wigner晶体[6]。使用Hartree-fock方法，将研究这种对称性状态的轨道天空纹理。典型的示例将包括扭曲的双层石墨烯，扭曲过渡金属二分法和菱形多层石墨烯的模型。[1] arXiv:2408.12652 [6] Dong, Wang, Vishwanath, Parker, PRL 2024 Please, indicate which speciality(ies) seem(s) to be more adapted to the subject: Condensed Matter Physics: YES Soft Matter and Biological Physics: NO Quantum Physics: YES Theoretical Physics: YES
使用3D多孔结构的超级电容器的开发
具有空间变化的极化模式的近端光束是结构化光领域的许多最新发展[1-4]。这种结构化的梁可以复杂，许多空间模式都促成了复杂的极化模式[5-7]。最简单的是，它们可能是由具有正交极化的两种不同的空间模式形成的。基本示例是具有径向或方位角极化的光束[8-10]。前者是在传播方向上实现紧密的聚焦和增强的田间强度[11,12]。我们在2020年表明，最简单的vecter梁可以表现出偏振模式，该模式很容易用天空结构鉴定[13]。此类模式的特征是
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拓扑电荷在一系列物理系统中发挥着重要作用。具体来说，对磁性材料中实空间拓扑对象的观测主要限于 skyrmion - 具有幺正拓扑电荷的状态。最近，实验中报道了更多具有不同拓扑的奇异状态，如反 skyrmion、meron 或 bimeron 以及 3D 状态，如 skyrmion 弦、手性浮子和霍普夫子。沿着这些思路，实现具有高阶拓扑的状态有可能为拓扑磁性及其自旋电子学应用的研究开辟新的途径。本文报道了在范德华磁体 Fe 3 − x GeTe 2 (FGT) 的剥离薄片中观察到的此类自旋纹理（包括 skyrmion、skyrmionium、skyrmion bag 和 skyrmion sack 状态）的实空间成像。这些复合 skyrmion 可能来自浓缩成条状域结构的种子环状状态，这证明了在剥离的 2D 磁体薄片中实现具有任意整数拓扑电荷的自旋纹理的可能性。形成机制的普遍性质促使人们在已知和新磁性材料中寻找复合 skyrmion 状态，这可能会揭示更丰富的高阶拓扑对象光谱。
室温下电产生和控制的反铁磁半 skyrmion
拓扑保护的磁性结构，如 skyrmion、半 skyrmion（meron）及其反粒子，构成磁序中的微小涡旋。它们是下一代存储设备中信息载体的有希望的候选者，因为它们可以利用电流诱导的自旋扭矩以极高的速度高效推进 [1, 2, 3, 4, 5, 6]。反铁磁体已被证明可以承载这些结构的版本，它们因其具有太赫兹动力学、无偏转运动和由于没有杂散场而改善的尺寸缩放的潜力而引起了广泛关注 [7, 8, 9, 10, 11, 12]。本文展示了拓扑自旋纹理、子和反子可以在室温下生成，并利用电脉冲在薄膜 CuMnAs 中可逆移动，CuMnAs 是一种半金属反铁磁体，是自旋电子应用的试验平台系统 [13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]。反铁磁子子电生成和操控是充分发挥反铁磁薄膜作为高密度、高速磁存储器件有源元件的潜力的关键一步。
具有可调拓扑纹理的光学天空的产生
摘要：最近，光学动物的天空，具有复杂矢量结构的拓扑准粒子在光线下引起了越来越多的兴趣。在这里，我们通过理论和实验性地提出了这些普遍的家族，即可调的光泽度，揭示了一种新的机制，可以通过简单的参数调整来转换各种Skyrmionic拓扑之间，包括Néel-，Bloch-，Bloch-和anti-Kyrmion类型。此外，还提出了一种几何Skyrme-Poincaré表示，以可视化可调的天空的完整拓扑演化，我们称之为Skyrmion torus。为了通过实验生成可调节的光学空间，我们基于空间光调节器实现了数字全息图系统，结果与我们的理论预测表现出了很大的一致性。
在四方逆中调节磁性反斯格明子稳定性……
识别支持环境温度下复杂可调磁序的材料是开发新型磁性设备架构的基础。我们报告了 Mn 2 XY 四方逆 Heusler 合金的设计，该合金能够承载磁性反斯格明子，其稳定性对弹性应变敏感。我们首先构建一个通用磁哈密顿量，捕捉这些材料中可能出现的短程和长程磁序。该模型揭示了接近磁相边界所必需的关键磁相互作用组合，其中磁结构极易受到弹性应变等小扰动的影响。然后，我们通过计算搜索可以实现这些关键相互作用的四元 Mn 2 (X 1 , X 2 ) Y 合金，这些合金很可能在逆 Heusler 结构中合成。我们认为 Mn2Pt1-zXzGa 材料系列（其中 X = Au、Ir、Ni）是获取所有可能磁相的理想系统，具有几种可以通过机械方式驱动磁相变的关键组成。