漏斗几何中涡旋的公度性、堵塞与动力学

我们使用数值模拟研究了周期性漏斗几何中的涡旋态与动力学，其中驱动力施加在易流方向上。我们表明，当涡旋构型同时与阵列的周期性和漏斗的几何形状相匹配时，该系统表现出多种不同的公度效应。由于相邻漏斗中涡旋的耦合，该系统中的涡旋构型通常不同于在单个孤立三角形超导样品中观察到的构型。在某些匹配磁场下，由于这些磁场下出现的特定涡旋构型，临界电流的峰值消失。我们发现，由于漏斗尖端拥挤效应引起的增强的涡旋-涡旋相互作用，整体脱钉力随涡旋密度的增加而增加。当系统由于粒子间相互作用的增加而变得迁移率降低时，即被称为表现出堵塞行为。在施加驱动力下，我们观察到一系列弹性和塑性涡旋流动相，这些流动相在输运曲线上产生了诸如跳变或下陷的显著特征。在所有流动相中，由于涡旋-涡旋排斥力，一次只有一个涡旋能穿过漏斗尖端。作为这一约束的结果，我们观察到了一个显著的结果：在固定驱动力下，涡旋速度之和不随磁场B的增加而线性增加，而是几乎保持恒定。这一结果类似于沙漏中沙子的行为。我们还展示了如何利用噪声涨落来区分不同的流动相。我们的结果应能轻易推广至在周期性漏斗几何中流动的其他粒子系统，例如胶体或Wigner晶体。