近年来，拓扑绝缘体中存在不同于普通绝缘体的具有手征特性的边界态引起了人们的极大研究兴趣。这些受拓扑保护的边界运动模式能使相关器件免受杂质或缺陷的干扰，具有广泛的应用前景。自拓扑边缘态在电子系统中被发现以来，人们在其他多种系统（如光学、声学和磁学系统等）中也都观察到了类似的现象。

磁性系统中有两种重要的激发，一种是磁矩的集体振荡，即自旋波。当磁矩以二维蜂巢结构排列时，在一些特定频率（体态的带隙）可以观察到自旋波的边缘传播模式。另一种激发是磁孤子（如磁涡旋，磁泡和磁斯格明子等）。磁孤子的集体振荡也能表现出波的性质。理论上通过求解无质量Thiele方程，已有人预言，当磁孤子以蜂巢结构排列时，可以在孤子的回旋频率附近观察到手征边界态。但是我们知道，磁泡和磁斯格明子的运动常常表现出惯性或者说质量效应。因此，在描述强耦合斯格明子运动的时候，质量项甚至更高阶项必须被考虑进去。此外，对磁孤子边缘态的理论预言还没有得到精确数值模拟的验证。本文以这两个问题为基本出发点，运用解析和数值手段，研究了二维斯格明子蜂巢阵列的集体振荡特性。通过微磁模拟，我们在20 GHz频率以下观察到了一个非手性的边界态和三个受拓扑保护的手征边界态（其中一个态的手性与其余两个态相反）。非手性的边界态可以用Tamm-Shockley机制来解释。为了理解三个手征边界态，我们推广了Thiele方程，考虑了二阶质量项和三阶非牛顿回转项效应，理论计算很好地解释了数值模拟结果。本文以Rapid Communication形式在Physical Review B发表。我们的工作为设计基于斯格明子的拓扑自旋电子学器件提供了理论依据。

该工作得到了国家自然科学基金，国家重点研发计划，中国博士后基金的资助。

论文链接：

Phys. Rev. B 98, 180407(R) (2018)