手性磁体中斯格明子泡的电流驱动动力学与失稳路径

我们对考虑孤立对象和形成基于斯格明子泡的超材料的集体态的手性磁膜中斯格明子泡的电流驱动动力学、转变和失稳进行了全面研究。通过使用微磁学模拟并结合基于广义 Thiele 方程的解析描述，我们阐明了斯格明子泡的内部结构如何控制其对电流的非平衡响应。尽管总拓扑荷为零，斯格明子泡在施加电流下仍表现出有限的横向速度。我们证明，这种斯格明子泡霍尔效应源于内部斯格明子和周围环的正负拓扑贡献之间的不平衡，这两部分通常占据不同的面积。电流驱动的形变进一步增强了这种不平衡，产生了与斯格明子相当的霍尔角。在更高的电流密度下，斯格明子泡会根据磁场和单轴各向异性经历不同的失稳，包括拉长、坍缩成斯格明子、转变为拓扑平凡的液滴以及扩展成条纹纹理。我们在电流-磁场和电流-各向异性相图中绘制了这些区域，并通过拓扑荷和局部旋转度量的演化解析了它们的微观路径。除了孤立的纹理，混合的斯格明子-斯格明子泡晶格显示出丰富的集体动力学，包括弹性输运、多晶型转变、孤子交换和条纹形成。脉冲电流提供了额外的控制手段，使得能够进入连续驱动无法达到的区域。我们的结果将斯格明子泡及其超材料确立为可调谐的非平衡系统，用于探索远离平衡的拓扑能量景观。