受限纳米磁体中涌现的拓扑准粒子动力学

在磁场或电流作用下普遍存在的畴壁动力学描述了纳米结构磁体中的动态特性。然而，当纳米磁系统的几何尺寸被限制到极限畴壁长度尺度时，各向异性、交换和偶极相互作用之间的竞争能量学可能导致由于准粒子弛豫而产生的涌现动力学，类似于原子起源的块体磁体。在这里，我们提出了一项联合实验和理论研究来支持这一论点——由具有蜂窝图案的反铁磁和顺磁钕薄膜制成的受限纳米磁体，由于手性涡旋环状拓扑准粒子的弛豫，在皮秒时间尺度上显示出快速动力学事件，这些准粒子在没有任何外部刺激的情况下持续到低温。这种现象通常在宏观磁性材料中发现。考虑到顺磁体或反铁磁体没有净磁化，我们的发现尤其重要。然而，钕纳米结构中的动力学在定量上与铁磁对应物相似，并且仅随样品厚度变化。这表明一种普遍的、拓扑准粒子介导的动力学行为可能在纳米磁体中普遍存在，无论底层磁性材料的性质如何。