四川师范大学物理与电子工程学院赵国平教授与香港中文大学（深圳）周艳教授以及阿坝师范学院赖萍副教授课题组合作，在物理学著名期刊《Physical Review B》上发表了题为“Rich topological spin textures in single-phase and core-shell magnetic nanodisks”的研究论文。该论文以四川师范大学为第一单位，研究生李森和李沁芸为共同第一作者，赵国平教授、周艳教授和赖萍副教授（现为学院2023级博士生）为通讯作者，学院谢林华教授和夏静老师为共同作者。

 斯格明子具有体积小、拓扑保护性和超低能耗等特点，在未来高密度信息存储设备中具有潜在的应用前景。显然，斯格明子和类斯格明子的生成和稳定对于基于斯格明子器件的应用至关重要。然而，在复杂的磁性纳米结构，如核壳纳米结构中产生和稳定斯格明子的报道仍然很少。这些纳米结构可以结合核与壳层的不同功能，这可能在提高磁性能的同时展示出更加丰富的物理性质。

我们从理论上研究了单相铁磁纳米盘中存在的斯格明子和kπ斯格明子，得到了不同 Dzyaloshinskii-Moriya interaction（DMI）常数和纳米盘半径下可能存在的自旋亚稳态和稳态的相图。我们通过微磁学模拟验证了解析结果，并且还与其他已发表的数值和实验结果进行了比较，吻合得相当好。我们发现kπ斯格明子是更为常见的自旋结构，它能在足够大的 DMI 或圆盘尺寸下生成，甚至作为稳态出现。这些高阶的斯格明子由于自身携带的拓扑数为0，在被电流驱动时不受斯格明子霍尔效应的影响。在未来，这些高阶斯格明子可以用作各种存储单元，丰富相关的拓扑物理和其他应用。

其次，我们提出了一种计算核壳结构纳米盘中稳态和亚稳态自旋结构的新方法。相比于微磁学模拟，这种方法的计算成本可能更低，并且能识别其他技术无法获得的亚稳态。研究成果于2023年1月发表，见Phys. Rev. B 107, 014414，为设计多功能和超低能耗的非易失性自旋电子器件提供了一定指导。

图 1单相纳米盘中DMI常数D =5mJ/m2和R=40nm的不同自旋结构的总能量以及面外自旋分量mz的径向变化。

 图 2 在各种DMI常数D的单相纳米圆盘中通过注入密度为5×1012A/m2自旋极化电流生成的自旋结构。

论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.107.014414