21、复杂形状三维纳米结构：从磁斯格明子到光学制造

复杂形状三维纳米结构：从磁斯格明子到光学制造

1. 弯曲壳上的磁斯格明子动力学

磁斯格明子在弯曲几何形状中的动力学是一个值得探讨的话题。在弯曲壳上，静止的磁斯格明子可以通过两种方式实现稳定：
- 几何驱动的DMI ：这种效应可由壳材料固有的DMI增强。
- 曲率梯度 ：它能稳定磁斯格明子和磁斯格明子态（2π - 磁斯格明子）。

如果壳的固有DMI足够强以稳定磁斯格明子，那么几何驱动的DMI会改变其形状和动力学特性。例如，在广义圆柱形状的壳（处处曲率K ≡ 0）中就容易体现这种改变。与具有梯度DMI的直畴壁赛道类似，磁斯格明子在自旋转移力矩的驱动下，从平坦薄膜一侧向弯曲薄膜一侧移动时会受到钉扎力。

在没有力矩和磁场的情况下，磁斯格明子会因曲率而产生运动，同时伴随着形状的变形。理论预测，奈尔型磁斯格明子具有最高的漂移速度。需要注意的是，反铁磁磁斯格明子在这类表面上具有类似的静态特性，但动态特性不同：铁磁磁斯格明子沿曲率梯度移动，而反铁磁磁斯格明子则垂直于曲率梯度漂移。磁斯格明子的回旋运动由本征频率表征，该频率与磁斯格明子平衡位置处平均曲率的二阶导数成正比。

在具有强固有DMI的圆柱形纳米管中，垂直于管轴施加的外部磁场有助于磁斯格明子的形成。单个磁斯格明子可以处于亚稳态，由于受到不均匀的总（固有和曲率驱动）DMI影响，它们会发生椭圆变形。交变磁场可以诱导磁斯格明子运动，其运动特性强烈依赖于固有DMI和施加磁场的幅度。最低激发模式包括顺时针和逆时针回旋以及磁斯格明子的呼吸模式。当磁场幅度超过阈值时，逆时针模式可以转变为磁斯格明子的平移运动。与平面赛道中的磁斯格明子霍尔效应可