构成混合拓扑弦的 Bloch 点四极子的发现
强关联电子
2024-02-02 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
拓扑磁（反）skyrmion 是稳健的弦状物体，因可借磁场、热及电/热电流等低能刺激操控，被誉为下一代拓扑自旋电子器件的潜在组分。尽管这些二维（2D）拓扑物体被广泛研究，本征三维（3D）电子自旋实空间拓扑虽普遍存在于块体磁体中却较少被探索。在此，我们在室温零场下使用全息矢量场电子层析成像捕获了单晶、精密掺杂 (Fe_{0.63}Ni_{0.3}Pd_{0.07})_{3}P 薄片中反 skyrmion 的 3D 结构。我们的测量揭示了由薄片表面拓扑数 W = -1 的 skyrmion 与连接它们的反 skyrmion（W = +1）组成的混合弦状孤子。高分辨图像揭示出一个位于矩形反 skyrmion 四角（Bloch 线）上的 Bloch 点（BP）四极子（四个磁（反）单极子），其促成了观测到的纵向拓扑转变。此外，我们利用微磁模拟计算并比较了混合弦与理想（反）skyrmion 弦的能量密度，表明该复合（反）BP 结构通过静磁相互作用与各向异性 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的微妙平衡而稳定。这些混合自旋构型的发现实现了拓扑可调性、可调拓扑霍尔效应以及抑制 skyrmion 霍尔运动，颠覆了自旋电子学内的现有范式。
引用
@article{arxiv.2308.14219,
title = {Discovery of a Bloch point quadrupole constituting hybrid topological strings},
author = {Fehmi Sami Yasin and Jan Masell and Yoshio Takahashi and Tetsuya Akashi and Norio Baba and Kosuke Karube and Daisuke Shindo and Takahisa Arima and Yasujiro Taguchi and Yoshinori Tokura and Toshiaki Tanigaki and Xiuzhen Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.14219},
year = {2024}
}
备注
11 pages, 4 main figures, 7 extended data figures, 1 extended data table