纳米结构中磁斯格明子环的调控与操纵

磁斯格明子环（skyrmionium）是一种非拓扑孤子，在薄膜中具有甜甜圈状的面外自旋纹理，并可唯象地视为两个具有相反拓扑数的拓扑磁斯格明子（skyrmion）的结合。由于其零拓扑数（$Q=0$）和甜甜圈状结构，斯格明子环与 $Q=\pm 1$ 的斯格明子相比具有其独特特性。在此，我们通过在超薄磁纳米结构中施加磁场或自旋极化电流，系统研究了斯格明子环的生成、操纵和运动。研究发现，当由面外电流驱动时，斯格明子环比斯格明子运动更快，且它们的速度差与驱动力成正比。然而，当由面内电流驱动时，斯格明子环和斯格明子表现出相同的电流-速度关系。还发现，与电流垂直平面几何中的斯格明子环相比，电流面内几何中运动的斯格明子环形变较小。此外，我们展示了在自旋极化电流驱动的纳米轨道中，将 $Q=0$ 的斯格明子环转变为两个 $Q=+1$ 的斯格明子，这可视为斯格明子环的解链过程。我们阐明了斯格明子环解链过程中的能量和自旋结构变化，发现了自旋结构与能量之间的线性关系。这些结果可能在新兴的斯格明子学（skyrmionics）领域具有技术意义。