磁性金属中的自发斯格明子基态

自 20 世纪 50 年代以来，海森堡等人一直试图用量子场论中稳定的局域场构型来解释可数粒子的出现。作为一个例外，Skyrme 模型成功地在非线性场论中将核粒子描述为局域态，即所谓的“斯格明子”。斯格明子是非线性连续介质模型的一个特征，其尺度范围从微观到宇宙学。斯格明子态已在非平衡条件下，或由外场或拓扑缺陷的增殖稳定时被发现。例如，经典液体中的图灵斑图、量子霍尔磁体中的自旋织构，或液晶中的蓝相。然而，人们认为斯格明子不能像磁性材料中的铁磁或反铁磁序那样形成自发基态。在这里，我们从理论上表明这一假设是错误的，斯格明子织构可以在没有外场或缺陷增殖辅助的情况下，在具有手性相互作用的凝聚态物质系统中自发形成。我们在一个唯象连续介质模型中证明了这一点，该模型基于少数几个可由实验确定的材料特定参数。作为一个以前未考虑过的新条件，我们允许磁化强度的振幅变化软化——这是例如金属磁体的一个关键特性。我们的模型意味着自发斯格明子晶格基态可能普遍存在于大量材料中，特别是在表面、薄膜以及块体化合物中，这些地方缺乏空间反演对称性会导致手性相互作用。