- 文献综述：
拓扑学是纯粹和应用数学的一门重要学科，它也在理解许多现实世界的物理现象中扮演了重要角色。在磁学和自旋电子学领域，拓扑的概念对于一些外界磁场自旋纹理方面的物理十分重要，包括不同类型的磁性斯格明子和漩涡状自旋纹理，那里纹理的行为取决于它们的拓扑特性。这些拓扑上非平凡的自旋纹理在真实空间要么是二维的要么是三维的，并且通常携带由在拓扑空间的自旋纹理决定的整数或半整数的拓扑荷。大多数情况下，易于研究的拓扑自旋纹理是这些坐落在二维或准二维磁性薄膜和多层膜上的，因为磁性薄膜和多层膜更便于理解和建立纳米级的自旋电子方面的应用。最近的几项研究已经证实三维拓扑自旋纹理的可靠性能，由此预测三维自旋纹理未来可能应用于同二维纹理的结合。我们把主要精力放在对磁性材料中二维拓扑自旋纹理的讨论中。
Skyrmions最初是由Tony Skyrme在20世纪60年代提出的，作为非线性sigma模型的拓扑解,用来解释强子在粒子物理中的稳定性。磁性斯格明子是一种拓扑涡旋的磁化分布，它的稳定性和动力学特性完全依赖于它的拓扑特性。在大多数情况下，中心对称性破缺的体材料中原子自旋之间的手性相互作用，或者在一些多层膜中存在DM相互作用，是斯格明子的形成的主要原因。斯格明子非常小，直径在几个纳米范围内，并且具有准粒子特性，可以激发产生，移动和湮灭，这些特性可以在逻辑计算和信息存储中得到应用。
自从2009年第一次在实验中观测到磁性斯格明子，在过去十年间，有关斯格明子的领域被积极研究。磁性斯格明子被磁场，电流以及热能创造，删除，表达和加工。以磁性斯格明子为基础的自旋电子有着十分广泛的应用前景，此外还有其他潜在应用，包括信息存储，逻辑计算门和非常规设备例如神经形态计算设备。因此理论性，数值性和实验性的结果和发展将显得十分重要。
我们可以利用Mumax3软件来模拟磁性材料中，受外界磁场或晶格结构影响而导致自旋取向的改变，也就是所谓的拓扑自旋纹理。在此之前，我们必须通过查阅相关文献搞清楚其原理，从而把握规律指导模拟。
- 选题研究的内容与任务：
运用微磁学模拟软件Mumax3 研究两个或三个取向不同的晶粒界面附近的helix受各项异性的影响。探索helix受各项异性或外加应力的影响。探索可能的，无外加磁场时可稳定存在的skyrmion子的形成，具体包括：
- 两个取向不同的晶粒界面附近的helix的结构。 主要研究helix 的取向受晶粒取向夹角的影响。
- 三个取向不同的晶粒界面附近的helix的结构。 主要研究三晶粒交汇处，能否形成skyrmion，以及skyrmion 是否可以稳定存在。
- 两个取向不同的晶粒界面附近的helix的结构受外加应力的变化。探索是否可以通过改变应力来产生，或者湮灭skyrmion子。探索零场下skyrmion 可能的形成机理，以及通过应力控制skyrmion子的可能性。
- 选题研究的技术路线和研究方法：
研究技术路线：首先，了解本论题的研究状况，形成开题报告。其次，进一步收集阅读资料并研读文本，做好相关记录，形成论题提纲。第三，深入研究，写成初稿。最后，反复修改，完成定稿。
研究方法：运用文献分析法，文本细读法，综合分析法，通过Mumax3软件进行数值模拟并画图等研究方法。
- 研究与写作计划：
2020年1月7日——2月14日 确定选题，收集相关资料
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