通过受控组装设计二维斯格明子超材料

尽管对磁性斯格明子和反斯格明子进行了广泛研究，但在构建具有不同甚至定制拓扑的非平凡高阶斯格明子纹理方面仍存在重大挑战。我们通过关注单层薄膜内斯格明子超材料的构建路径来应对这一挑战，并提出几种令人惊讶地稳定（即长寿命）的斯格明子超材料，这归功于一种自稳定机制。这使得这些新纹理在应用中充满希望。我们方法的核心是“模拟受控组装”概念，简而言之，这是一种受“点击化学”启发的协议，允许将拓扑磁性结构定位在任意位置，然后允许能量最小化以阐明稳定性。利用高通量原子自旋动力学模拟 alongside 最先进的 AI 驱动工具，我们分离出了斯格明子（拓扑荷$Q=1$）、反斯格明子（$Q=-1$）和斯格明子素（$Q=0$）。这些实体作为基础的“斯格明子构建块”形成了本文报道的复杂纹理。在本工作中，我们向斯格明子系统领域引入了两项关键贡献。首先，我们提出了一种新颖的原子自旋动力学模拟与受控组装协议的组合，用于稳定和研究新型拓扑磁体。其次，利用上述方法，我们报告了斯格明子超材料的发现。