人工蜂窝自旋冰中的持续动态磁态

拓扑磁荷源于自旋冰顶点上非零的磁通量，是磁单极子毫不费力地遍历底层晶格的起源。与原子起源的自旋冰材料不同，人工蜂窝自旋冰中的动态态通常用有限尺寸畴壁动力学来描述，这需要施加磁场或电流。与这一普遍认识相反，本文我们表明，热可调的人工坡莫合金蜂窝晶格在没有任何外部调控因素的情况下，由于自驱动磁荷缺陷弛豫而表现出永久的动态态。利用中子自旋回波谱对磁荷缺陷动力学的定量研究表明，其亚纳秒弛豫时间与块体自旋冰中单极子的弛豫时间相当。最重要的是，该动力学过程在热涨落可忽略的低温下依然不减。这表明蜂窝自旋冰中的动态现象是由准粒子型实体介导的，这也被复现该动力学行为的量子蒙特卡洛模拟所证实。我们的研究揭示了一种新的“宏观”磁粒子，它拥有磁单极子和磁子等多种已知量子粒子的特征。