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中国科大在液晶中实现多场可控斯格明子环与单极子的拓扑成核
6 小时前
中国科学技术大学物理学院彭晨晖教授、蒋景华研究员团队与香港科技大学张锐教授合作，在向列相液晶体系中实现室温下分数斯格明子环及拓扑单极子的可控成核。该过程可通过光、电场、局域加热三种方式精准触发，成果于2026年5月12日发表于《Physical Review Letters》，并被选为编辑推荐论文与Physics特色报道。研究团队设计了上下非对称拓扑图案的液晶盒，通过线偏振光旋转上表面取向，使液晶内部弹性扭曲累积，当扭曲应力达到临界阈值时，拓扑平庸的初始织构会确定性成核为稳定的三维分数斯格明子环。实验及模拟结果显示，该拓扑相变伴随2π扭曲突变与显著的能量降低，且斯格明子环的截面可在多种拓扑形态间连续演化。此外，团队证实该拓扑成核机制具有多场普适性，除光场外，施加低频交流电场或局域激光加热均可精准触发斯格明子环成核，并同步产生一对拓扑单极子沿环自主迁移以最小化系统自由能。该成果首次在软物质体系中将拓扑孤子的生成从“随机偶然”变为“可控确定性”，攻克了固态体系难以逾越的高能垒难题，为可重构拓扑光子器件、拓扑超材料与低功耗信息存储开辟了全新技术路径。
