周期障碍物阵列上的斯格明子动力学与拓扑分选

我们研究了在直流驱动下与方形障碍物阵列相互作用的斯格明子（skyrmion），考察了不同的障碍物尺寸与阻尼。当驱动沿固定方向施加时，我们发现斯格明子最初沿驱动方向被导引，但也由于马格努斯力（Magnus force）而横向于驱动运动。斯格明子霍尔角指示了斯格明子运动方向与驱动方向之间的偏差，它随驱动以一系列量子化台阶增加，这是由于斯格明子运动锁定到障碍物阵列的特定对称方向所致。在这些台阶上，斯格明子与整数个障碍物碰撞，产生周期性运动。不同锁定台阶之间的转变伴随速度-力曲线中的跳跃或下陷。在某些区域，斯格明子霍尔角实际上高于不存在障碍物时会出现的固有斯格明子霍尔角。在零阻尼极限下，斯格明子霍尔角为90$^\circ$，并且我们发现它随阻尼增大而减小。对于集体区域中多个相互作用的斯格明子种类，我们发现低驱动下出现阻塞行为，不同斯格明子种类强耦合且同向运动。随着驱动增大，这些种类解耦，且各自可锁定到障碍物晶格的不同对称方向，这使得能够进行拓扑分选，类似于用于对通过二维障碍物阵列运动的不同胶体粒子种类进行分馏的粒子分选方法。