磁性斯格明子是一种受拓扑保护的涡旋磁结构。这一类自旋结构能够稳定存在于具有垂直磁各向异性及Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的磁性薄膜中，其尺寸在纳米到微米量级，并且能够通过电流、电场等多种激励机制进行有效操控，是理想的信息载体。磁性双半子是磁性斯格明子的面内拓扑对应物，其自旋结构如下图所示。尽管这两种自旋结构是拓扑等价的，其静力学与动力学特性却截然不同，从物理与自旋电子应用的角度来讲，二者均具有重要的研究价值。
最近，白宇浩教授与香港中文大学(深圳)理工学院的周艳教授团队共同合作发现，在具有内平面磁各向异性的手性反铁磁薄膜材料中存在一类形态丰富的拓扑自旋结构，并能够通过极化电流实现灵活操控。该研究结合数值仿真模拟与解析分析，揭示了具有界面DM相互作用的反铁磁薄膜中，双半子团簇的形成机制及其电流驱动的动力学特性。研究结果表明双半子孤子之间存在吸引作用，并且能够自发形成具有高拓扑数的双半子团簇。相比于磁性斯格明子，这一类拓扑自旋结构的动力学特性对电流的极化方向有更强的依赖性，因此能够通过电流极化调制实现多样化的操控。模拟结果显示，利用垂直极化的电流能够驱动同荷团簇的融合与异荷团簇的湮灭，从而改变自旋结构的拓扑数。反铁磁双半子团簇可作为多位的数据载体，提供了物理层面实现基本逻辑处理的可能性，其体现出的新奇性质将为自旋电子器件的设计提供新的思路和途径。
该研究成果以《Bimeron clusters in chiral antiferromagnets》为题，发表于NPJ Computational Materials期刊上。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41524-020-00435-y
反铁磁双半子孤子的实空间自旋结构
