研究透視：Science-納米磁體陣列的拓撲動力學渡越
周遊動力學Ergodic kinetics是平衡熱力學的關鍵所在，并受系統的拓撲結構所限制。今日，美國 耶魯大學（Yale University）Xiaoyu Zhang，Peter Schiffer等，洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）Cristiano Nisoli等，在Science上發文，研究了一種納米磁性陣列模型，其中，這些限制明顯地影響了磁矩的行為。在該系統中，磁激勵連接配接成熱激活的一維弦strings，其運動還可以實時成像。
在高溫時，實驗資料顯示了弦的合并、破缺和重新連接配接，進而使得系統，在拓撲上實作了不同配置之間的轉換。在渡越溫度時，支配這些弦運動的是長度和形狀的簡單變化。
在這種低溫狀态時，在能量上，系統是穩定的，因其無法探索所有可能的拓撲構型。這種動力學渡越暗示了拓撲破缺周遊性和有限平衡的可推廣理念。
圖1.人工自旋冰Santa Fe ice（SFI）幾何結構。
圖2.平凡和非平凡的弦運動。
圖3.各種弦運動的圖解和分類。
圖4.溫度依賴的弦屬性。
圖5.平凡弦運動的溫度依賴性。
諸如自旋冰的受阻磁系統Frustrated magnetic systems，并沒有每個自旋處于能量最小值的基态。在稱為聖達菲冰Santa Fe ice的人工自旋冰幾何結構中，可以通過磁陣列頂點處的磁矩配置，觀察到這種受阻磁系統。
該項研究，利用X射線磁圓二色性光電發射電子顯微鏡，實驗檢測了“不快樂unhappy”頂點（即不處于最低能量狀态的頂點）形成弦的動力學。每秒一次拍攝該系統的運動圖像，并分析觀察到的弦構型變化。該受阻磁系統經曆了從具有有限弦運動的低溫狀态，到以弦拓撲結構變化為特征的高溫狀态轉變。
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DOI: 10.1126/science.add6575
本文譯自Science。
