直径可控的高阶涡旋态及 VSe2 纳米管中的磁激元混合

弯曲磁体拥有丰富的相图，并为下一代自旋电子器件提供了巨大的潜力。本研究确立了高阶涡旋态（例如 $3\varphi$，旋数 $n$ > 1）在 VSe2 纳米管中的重要性，这些态独特地实现了基本不可及的磁激元功能。这些态源于直径依赖的近邻铁磁 ($J_1$) 与更长程反铁磁 ($J_2$/$J_3$) 耦合之间的竞争，通过密度泛函理论计算和海森堡模型相图的严格验证。关键在于，通过洛仰兹-莱因希茨- Gilbert 方程，我们发现高阶涡旋配置解锁了由严格的轨道角动量 (OAM) 选择规则 ($\Delta l = \pm 2(n-1)$) 控制的内在混合机制——这一过程在基本涡旋 ($n$ = 1) 中严格禁止——产生具有可测量拓扑电荷的复杂高-OAM 磁激元。这在 $3\varphi$ 态中清晰地演示为 $l$ = -4, 0 和 4 模态之间的混合，产生八瓣磁激元密度图。此类态为生成高-OAM 磁激元提供了关键无平台的解决方案，这对于基于波动的信息传输至关重要。这些发现建立了控制弯曲磁体中高阶涡旋态的预测性理论框架，并将 VSe2 纳米管置于探索复杂磁性和开发未来磁激元和自旋电子器件的前景平台。