Quantum fluctuations stabilize skyrmion textures

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Título: Quantum fluctuations stabilize skyrmion textures
Autor/es: Roldán-Molina, A. | Santander, M.J. | Núñez, A.S. | Fernández-Rossier, Joaquín
Grupo/s de investigación o GITE: Grupo de Nanofísica
Centro, Departamento o Servicio: Universidad de Alicante. Departamento de Física Aplicada | Universidad de Alicante. Instituto Universitario de Materiales
Palabras clave: Spin waves | Quantum fluctuations | Skyrmion textures
Área/s de conocimiento: Física de la Materia Condensada
Fecha de publicación: 23-dic-2015
Editor: American Physical Society
Cita bibliográfica: Physical Review B. 2015, 92: 245436. doi:10.1103/PhysRevB.92.245436
Resumen: We study the quantum spin waves associated to skyrmion textures. We show that the zero-point energy associated to the quantum spin fluctuations of a noncollinear spin texture produce Casimir-like magnetic fields. We study the effect of these Casimir fields on the topologically protected noncollinear spin textures known as skyrmions. In a Heisenberg model with Dzyalonshinkii-Moriya interactions, chosen so the classical ground state displays skyrmion textures, we calculate the spin-wave spectrum, using the Holstein-Primakoff approximation, and the associated zero-point energy, to the lowest order in the spin-wave expansion. Our calculations are done both for the single-skyrmion case, for which we obtain a discrete set of skyrmion bound states, as well as for the skyrmion crystal, for which the resulting spectrum gives the spin-wave bands. In both cases, our calculations show that the Casimir magnetic field contributes up to 10% of the total Zeeman energy necessary to delete the skyrmion texture with an applied field.
Patrocinador/es: The authors acknowledge funding from Fondecyt Grant No. 1150072, Grant No. ICM P10-061-F by Fondo de Innovación para la Competitividad-MINECON, and Anillo Grant No. ACT 1117. A.S.N. also acknowledges support from Financiamiento Basal para Centros Científicos y Tecnológicos de Excelencia, under Project No. FB 0807(Chile).
URI: http://hdl.handle.net/10045/54255
ISSN: 0163-1829 (Print) | 1095-3795 (Online)
DOI: 10.1103/PhysRevB.92.245436
Idioma: eng
Tipo: info:eu-repo/semantics/article
Derechos: © 2015 American Physical Society
Revisión científica: si
Versión del editor: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.92.245436
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