高拓扑数磁斯格明子与拓扑保护耗散结构

拓扑数为 1 ($Q=1$) 的磁斯格明子是带有 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的非线性 $\sigma$ 模型中著名的纳米级涡旋自旋结构。在此，我们展示拓扑数为 2 ($Q=2$) 的磁斯格明子可通过施加垂直自旋极化电流产生并稳定，尽管它不能作为静态稳定激发存在。具有 $Q=2$ 的磁斯格明子是一个非平衡动态物体，依赖于来自电流的能量注入与 Gilbert 阻尼的能量耗散之间的平衡而存续。一旦产生，它就成为针对各种变量（包括注入电流本身）涨落的拓扑保护对象。因此，我们可称之为拓扑保护耗散结构。我们还通过研究磁化分布、拓扑电荷密度以及能量密度的演化，阐明了具有 $Q=2$ 的磁斯格明子的成核与破坏机制。我们的结果将有助于研究具有更高拓扑数的磁斯格明子的非平凡拓扑。