最近，在磁性材料中的自旋拓扑结构（包括vortex, skyrmion, meron等组态），特别是斯格米子(skyrmion)态，引起学术界的广泛关注。存在于螺旋磁体中的斯格米子自旋组态总是与手性（所谓的Dzyaloshinsky-Moriya(DM)）磁性相互作用相联系。DM相互作用倾向于使自旋形成锥角结构以及非常规的磁性织构，如涡旋或斯格米子。没有在室温及高于室温的自发斯格米子磁性基态的报道。也没有发现在不具有DM相互作用的磁体中出现斯格米子的报道。我们注意到静磁能也倾向于自旋倾斜来减少系统的总能量。我们利用微磁学研究发现，交换能、磁晶各向异性能和退磁能的竞争可以在没有DM相互作用Co/Ru/Co 纳米薄膜盘中在室温产生自发斯格米子，并且在沿+z方向外加0.44 T的磁场下斯格米子仍然稳定。发现纳米薄膜盘中的斯格米子具有新奇的动力学行为。用拓扑态密度的矩定义斯格米子的引导中心(R_x, R_y)在加一个脉冲磁场后表现一个星状动力学轨迹，去除磁场后表现为一个六角的动力学轨迹。斯格米子的动力学行为与涡旋和磁泡的不同。由于存在上下纳米盘的斯格米子之间的耦合，其中一个斯格米子可以不用外加磁场即可运动。由于强的层间静磁相互作用，它由另外一个耦合着的斯格米子的运动而引导着运动。我们的工作揭示斯格米子可以出现在具有竞争能量的（不限于磁性）体系，揭示了在磁性纳米盘中的自旋组态之间的耦合效应，并极大地丰富拓扑结构的动力学行为，加深了磁性交换耦合对拓扑态密度的影响的理解。论文发表在Phys. Rev. B 88 (2013) 054403。

(a) Sketch of a Co/Ru/Co nanodisk. (b)Micromagnetic simulation result for a Co (20 nm)/Ru (2 nm)/Co (20 nm) nanodisk. Arrows and colors correspond to the directions of the local magnetization and the magnitude of the out-of-plane magnetization component (Mz) at every point, respectively. Spin textures in both the top and the bottom nanolayers are skyrmions.

Phase diagram of spin textures derived from micromagnetic simulations. The spin textures as functions of the thickness of Co and of Ru illustrate four regions: the vortex-like state, skyrmion-like state, multidomain state, and mixed state. Phase boundaries are marked by white lines.