Hund's 杂色绝缘体中的涌现拓扑磁性

类似于超导体中带电电子-电子对凝聚，杂色绝缘体（EI）代表了由于自发形成和凝聚中性电子-空穴对（杂色子）而产生的费米面不稳定性。然而，与超导体不同，杂色子的中性特性使得通过宏观物理性质探测涌现的 EI 相通常困难。本文提出了一种 van der Waals 耦合反亚磁性半导体 GdGaI（GGI）作为新的材料类别，导致自发杂色子形成/凝聚伴随涌现多 q 矢量磁性。杂色子能带杂化前，简单模型表明，其父电子态由电子（Gd 衍生 5d）和空穴（Ga 衍生 4p）离域带，以及 Gd 衍生 4f 局域反亚磁性（S = 7/2 经典性质）构成。通过 Gd 原子 4f-5d Hund 耦合，关键发现是由于自发凝聚/形成带有 BCS-BEC 跨越现象的自旋极化杂色子，导致涌现最小长度尺度（2a）的 Skyrmion 样自旋纹理。该发现为实现纳米尺度上有价值的量子物质提供了可能性；我们的发现将为从它程系统中原子尺度涌现拓扑磁性的设计提供重要启示。