磁霍普夫子引起的三维拓扑轨道霍尔效应

磁霍普夫子是一类具有整数拓扑不变量（称为霍普夫指数）的非共线自旋纹理。三维磁孤子可视为一根具有扭曲磁化强度的管子，两端闭合形成环面。该管子由一种称为面内斯格明子或双磁子的磁涡旋组成。尽管霍普夫子已通过显微技术被观测到，但由于缺乏电子特征标记，其检测仍然具有挑战性。本文预测了由霍普夫子纹理引起的三维轨道霍尔效应：当施加电场时，霍普夫子产生轨道角动量的横向电流。该效应源于局部涌现场，产生了面内和面外轨道霍尔电导。这种轨道霍尔响应可视为霍普夫子的特征标记，使其能够与在实空间显微实验中外观相似的其他纹理（如斯格明子环）区分开来。虽然斯格明子的二维拓扑不变量决定了其拓扑霍尔输运，但独特的三维拓扑轨道霍尔效应可通过三维拓扑不变量——霍普夫指数来识别。我们的结果使霍普夫子在自旋轨道电子学应用中具有吸引力，因为其轨道特征可在器件中被检测，并产生较大的轨道力矩。