Regularized micromagnetic theory for Bloch points

Vladyslav M. Kuchkin

doi:10.1038/s42005-026-02565-z

Regularized micromagnetic theory for Bloch points

2026-03-11

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Vladyslav M. Kuchkin *

DOI：10.1038/s42005-026-02565-z

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磁奇异点，即布洛赫点（BPs），对基于固定磁化矢量长度假设的微磁理论构成了根本性挑战。由于布洛赫点处有效场的发散，经典微磁学无法充分描述BPs的动力学。为解决此问题，我们提出了一种正则化微磁模型，其中磁化矢量长度可以变化但不超过阈值。更具体地说，磁化被视为一个约束在$${{\mathbb{S}}}^{3}$$-球面上的序参量。该约束尊重量子系统中局域自旋期望值的基本属性。我们推导出相应的正则化朗道-利夫希茨-吉尔伯特方程，以及描述在多种外部刺激下自旋结构稳态运动的Thiele方程的类比形式。我们通过模拟包含BPs的几种磁结构（包括纳米线中的畴壁、手性浮标和磁偶极子弦）的动力学，展示了我们理论的应用性。研究结果通过引入BPs动力学的正则化描述，扩展了微磁理论。布洛赫点是磁性材料中的3D刺猬状自旋构型，其运动在标准模型中难以描述，因为它们在原点处是奇异的。在此，作者提出了一种方法，该方法产生明确的布洛赫点动力学，并允许对其运动进行稳定且具有物理意义的预测。

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