凝聚态物理 > 强关联电子
[提交于 2024年11月1日
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标题: 易平面磁体中由梅隆弦编织的三维拓扑超结构的磁荷子结构
标题: Three-dimensional Topological Superstructure of Magnetic Hopfions Threaded by Meron Strings in Easy-plane Magnets
摘要: 拓扑自旋纹理表现出层次性。 例如,具有类似粒子性质的磁skyrmions可以聚集成如skyrmion弦和skyrmion晶格等超结构。 磁Hopfions也被视为由扭曲的skyrmion弦闭合环构成的超结构,它们作为另一种独立的粒子行为。 然而,这种磁Hopfions是否也能聚集成更高级的超结构仍然不明确。 在这里,我们报告了一种稳定的超结构,在具有易平面各向异性的受挫自旋模型中,磁Hopfions具有三维周期排列。 通过全面检查两个Hopfions之间的有效相互作用,我们通过将一维Hopfion链以Hopf数$H=+1$和$H=-1$的交错排列方式构建Hopfion超结构,这些链垂直于易平面排列。 每个Hopfion链被磁meron弦穿过,在任何平行于易平面的二维切片上,每个磁单位晶胞都具有非平凡的拓扑纹理,其skyrmion数为$N_{\rm sk}=2$。 我们表明,Hopfion超结构在Hopfion密度的一定范围内保持稳定,作为亚稳态。 此外,我们证明具有更高Hopf数的超结构也可以被稳定。 我们的发现扩展了现有拓扑磁体的层次结构,并为探索新的量子现象和自旋动力学铺平了道路。
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