skyrmion 弹球与障碍阵列上的定向运动

我们研究了 skyrmion 与方形障碍阵列在单方向或双方向施加交流(ac)驱动下的相互作用。对于单方向交流驱动,我们发现 Magnus 力与障碍相互作用可产生尺寸渐增的椭圆 skyrmion 轨道,导致局域相、混沌相以及平移或棘轮(ratcheting)轨道。在相位差 $90^\circ$、施加于两个方向的双交流驱动下,skyrmion 形成局域的 commensurate 轨道,环绕整数个障碍,类似于在反点晶格中观测到的电子弹球效应。作为交流幅值、Magnus 力强度和障碍尺寸的函数,我们发现即使基底无不对称,也会出现混沌散射 regime 与定向运动。定向运动遵循周期基底的不同对称轴,我们观察到多种反向棘轮效应。skyrmion 系统中的 Magnus 力产生的定向运动 regime 数量远多于过阻尼系统所表现的。我们讨论了如何将这些结果用于以可控方式移动 skyrmion 以用于潜在应用。