磁斯格明子 (Skyrmion) 作为一种具有拓扑保护性的非平庸的奇异磁结构，其概念zui早是在1962年由理论物理学家Skyrme提出的，他通过求解非线性的场论方程，判断出该方程存在一种具有拓扑保护性质的稳定的场解析解。在1975年，Belavin等人提出在磁性体系中存在一种二维的具有类粒子效应的亚稳态的磁结构，这种磁结构中自旋磁矩的排布方式同1962年Skyrme提出的解析解的模型相同，因此人们把Belavin提出的这种具有类粒子性质的二维磁结构叫作磁斯格明子。
自旋轨道矩驱动磁斯格明子移动
2009年，Mühlbaue等人利用中子散射才在MnSi单晶中通过倒空间的衍射点在实验上证实了磁斯格明子的存在。关于电流驱动磁斯格明子的zui早的记录是在2012年，Yu等人利用洛伦兹电子透射显微镜 (Lorentz TEM, L-TEM)在FeGe 材料中首次在实空间发现了斯格明子的电流驱动。
图1.斯格明子结构示意图(左侧为Néel型，右侧为Bloch型）
在上述研究的基础之上，人们发现，具有拓扑保护性质的磁斯格明子可以被远低于驱动磁畴壁所需的电流密度的电流所驱动，这使得斯格明子作为一种信息传播的媒介而被研究者们广泛关注。斯格明子不连续、驱动速度快、驱动临界电流密度低的特点使得其拥有广泛的应用前景；由此可见，对磁斯格明子的电流驱动的研究同样具有重要的意义。
关于自旋轨道矩驱动斯格明子移动的物理图像，在Jiang的综述文章中得到了比较清晰的表述：其原理基本与手性的Néel畴壁的驱动相同，都是重金属层自旋霍尔效应产生自旋流注入铁磁金属层中，对自旋磁矩产生一个力矩的作用，在磁矩的翻转过程中形成磁斯格明子的移动。
图2.自旋轨道矩驱动斯格明子示意图
而且，电子在经过磁斯格明子时，还会诱发一种被称为拓扑霍尔效应的新奇输运现象。研究者们认为拓扑霍尔效应的产生和Berry相位相关：注入的电子经过拓扑数非0的拓扑磁结构时，会产生Berry相位，Berry相位产生一个衍生磁场 (Emergent magnetic field)，继而引起拓扑霍尔效应 (Topological Hall effect, THE) 。计入拓扑霍尔效应后，磁性材料的霍尔电阻可以用下式表示：
其中P是传导电子的自旋极化率，从总的霍尔电阻率中扣除与外磁场B有关的线性项，就可以得到拓扑霍尔电阻率。从表达式中可以知道，正常霍尔电阻与外磁场B线性相关，反常霍尔电阻和磁化强度M成正比，拓扑霍尔电阻和衍生磁场成正相关，且一般认为拓扑霍尔电阻率与斯格明子的密度成正比。
同时，电流驱动斯格明子移动时，还存在斯格明子霍尔效应，即斯格明子在受电流影响驱动的情况下，会产生一个横向的偏移。因此，现在的研究者们通常会设计专门的纳米线条器件，来用形状限制斯格明子的移动路径，使其可以完 成沿电流方向上的驱动，这方面的研究工作为研发、设计基于磁斯格明子的赛道磁存储设备提供了物理基础。
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