【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】 近日，物理學院、電子薄膜與集成器件全國重點實驗室嚴鵬教授團隊在磁學與自旋電子學領(lǐng)域取得重要進展。研究團隊報道了交錯磁斯格明子在電流驅(qū)動下的非線性運動規(guī)律。相關(guān)成果以“Current-Driven Nonlinear Skyrmion Dynamics ind-Wave Altermagnets”為題，于2026年8月11日在線發(fā)表于《Physical Review Letters》，電子科技大學為論文唯一完成單位，物理學院博士后劉陽為論文第一作者，嚴鵬教授為通訊作者。
 

　　磁性斯格明子是一類具有納米尺度和拓撲穩(wěn)定性的非共線磁結(jié)構(gòu)，被認為是新型自旋電子學和信息器件的重要候選載體。除了整體的質(zhì)心運動之外，斯格明子還具有螺旋度這一內(nèi)部自由度，用以描述其內(nèi)部自旋的旋轉(zhuǎn)方式，為單個拓撲磁結(jié)構(gòu)承載和處理更多信息提供了新的可能。傳統(tǒng)斯格明子通常依賴Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 (DMI) 實現(xiàn)穩(wěn)定，但DMI源于自旋軌道耦合等相對論效應(yīng)，并傾向于選擇特定的磁結(jié)構(gòu)手性，從而限制螺旋度的自由調(diào)控。對于以非相對論性自旋劈裂為核心特征的交錯磁體而言，采用DMI穩(wěn)定斯格明子也并非最自然的物理途徑。相比之下，磁阻挫源于交換相互作用之間的競爭，可以在無需DMI的情況下穩(wěn)定斯格明子，不僅與交錯磁體的非相對論物理更加契合，也有利于保留斯格明子的螺旋度自由度。更重要的是，交錯磁體中的非共線磁結(jié)構(gòu)還可產(chǎn)生有限的局域磁矩和磁四極矩，從而賦予斯格明子區(qū)別于傳統(tǒng)鐵磁和反鐵磁體系的各向異性動力學響應(yīng)。
 

　　基于這一思路，團隊研究了阻挫d波交錯磁體中斯格明子的動力學，重點關(guān)注斯格明子質(zhì)心平移與螺旋度旋轉(zhuǎn)兩個自由度之間的相互作用，并結(jié)合理論分析與原子自旋動力學模擬研究其電流響應(yīng)。在電流驅(qū)動下，交磁斯格明子所攜帶的磁四極矩參與其動力學響應(yīng)，使斯格明子在發(fā)生質(zhì)心平移與橫向霍爾運動的同時，其內(nèi)部螺旋度也能夠持續(xù)旋轉(zhuǎn) 。由此，斯格明子的外部平移自由度與內(nèi)部螺旋度自由度被納入同一動力學過程，為研究二者之間的非線性耦合提供了基礎(chǔ)。
 

　　進一步研究發(fā)現(xiàn)，斯格明子的質(zhì)心平移與螺旋度旋轉(zhuǎn)并非彼此獨立，而是通過交錯磁體特有的磁四極矩形成非線性耦合。在平穩(wěn)運動下，其動力學可以歸納為：
 

　　這組方程表明，斯格明子的平移速度隨電流呈線性變化，而螺旋度旋轉(zhuǎn)則包含二次電流項，表現(xiàn)出顯著的非線性響應(yīng)。與此同時，斯格明子霍爾效應(yīng)和螺旋度動力學均繼承了d波交錯磁序的方向各向異性，使斯格明子的質(zhì)心運動和內(nèi)部螺旋度旋轉(zhuǎn)對電流方向呈現(xiàn)顯著不同的響應(yīng) 。
 

　　此外，斯格明子螺旋度在持續(xù)旋轉(zhuǎn)的同時，還伴隨著更快的太赫茲振蕩?？?、慢螺旋度模式之間能夠發(fā)生非線性混頻，產(chǎn)生新的頻率成分并形成梳狀頻譜。這表明，交錯磁斯格明子不僅可以通過質(zhì)心運動傳遞信息，其內(nèi)部螺旋度自由度還能夠參與高頻信號的產(chǎn)生與調(diào)控，為拓撲磁結(jié)構(gòu)中的太赫茲非線性動力學提供了新的可能。
 

　　本工作利用非相對論交換作用的磁阻挫機制，為穩(wěn)定交錯磁斯格明子提供了一條新的途徑，并進一步借助交錯磁體特有的磁四極矩實現(xiàn)對斯格明子內(nèi)部自由度的調(diào)控。由此，斯格明子的動力學研究從傳統(tǒng)的質(zhì)心運動拓展至質(zhì)心平移與螺旋度旋轉(zhuǎn)兩個自由度協(xié)同參與的非線性動力學。相關(guān)結(jié)果不僅豐富了對交錯磁拓撲自旋結(jié)構(gòu)及其動力學的認識，也為多自由度斯格明子信息處理、太赫茲自旋電子學以及磁子頻率梳等研究提供了新的物理思路。
 

　　本研究受到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金以及四川省科技計劃等項目的資助。
 

　　引用：物理學院嚴鵬教授團隊在PRL發(fā)表交磁斯格明子非線性動力學研究成果-電子科技大學【引用時間：2026年8月20日】