条状斯格明子与斯格明子晶体

斯格明子在拓扑量子场论中作为非线性sigma模型的孤子解具有重要意义，在信息技术中也因其诱人的应用而备受关注。人们通常认为斯格明子是圆形的，而出现在斯格明子晶体附近的条状自旋纹理被称为螺旋、螺旋线以及摆线自旋序，而非斯格明子。本文给出令人信服的证据表明，这些条状自旋纹理正是斯格明子，是斯格明子晶体中圆形斯格明子的“兄弟”，也是孤立圆形斯格明子的“表亲”。具体而言，当斯格明子形成能为正时，孤立斯格明子是激发态。当手性磁膜的基态为斯格明子时，斯格明子形态呈现多样的条状结构。斯格明子数密度决定了凝聚斯格明子态的形态。在整块样品中仅有一个斯格明子的极端情况下，该斯格明子为分支条状。随着斯格明子数密度增加，单个斯格明子形状逐渐从分支条状变为矩形条状，最终变为盘状物体。在较低斯格明子数密度下，条带的固有宽度与交换刚度常数和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用系数之比成正比。在较高斯格明子数密度下，斯格明子晶体为优先态。我们的发现揭示了条状自旋纹理的本质与性质，并为操控斯格明子——尤其是诸如斯格明子晶体之类的凝聚斯格明子——开辟了新途径。