斯格明子起源于粒子物理學，代表了在凝聚態磁性材料中發現的獨特拓撲激發。這些結構以旋渦或環狀自旋排列爲特征，具有非凡的特性，使其成爲下一代磁存儲和邏輯器件的潛在候選者。

然而，探測斯格明子傳統上依賴于拓撲霍爾效應，該效應僅限于金屬系統。隨著拓撲磁性材料領域的不斷擴大，迫切需要適用于更廣泛系統的表征技術，包括非金屬斯格明子。最近，發表在《自然物理》的一項研究，用二維材料中拓撲克爾效應的概念解決了這一難題。

材料中的拓撲現象的特性是在連續變形下保持不變。這些屬性通常由拓撲不變量描述，這是在此類變形下保持恒定的整數量。在磁性的背景下，像斯格明子這樣的拓撲結構，展示了量子化的拓撲電荷，使它們對擾動具有魯棒性。

二維磁體是磁性材料的薄層，其中磁相互作用主要在平面內發生。這些材料的對稱性在其磁性質中起著關鍵作用，特別是破缺反演對稱性的材料缺乏對稱中心，導致在具有中心對稱性的材料中未發現的獨特磁行爲。

拓撲克爾效應是在破缺反演對稱性的二維磁體中觀察到的一種磁光現象。它表現爲克爾角滯回環中的獨特特征，如反對稱性的凸起，這些直接表現了斯格明子的拓撲電荷。這些特征作爲檢測斯格明子的磁光指紋，否則它們很難被識別。

傳統的磁光克爾效應是一種利用光探測磁性質的成熟技術。然而，由于缺乏導電性，磁光克爾效應經常難以檢測絕緣二維磁體中的斯格明子。新研究提供了一個令人信服的替代方案，通過使用特定能量範圍內的光，拓撲克爾效應利用了斯格明子的“拓撲電荷”對光的散射。這種散射改變了反射光的偏振，爲斯格明子的存在和動力學提供了獨特的特征。

研究人員已經成功地在最近發現的二維鐵磁材料(CrVI6)中證明了拓撲克爾效應。通過在這些材料的薄膜上使用磁光克爾顯微鏡，科學家們觀察到克爾信號中的特征“凸起”。研究表明，CrVI6的克爾角滯回環顯示出兩個反對稱的凸起，這在具有中心對稱性的化合物如CrI3和VI3中是不存在的。這一發現至關重要，因爲這是斯格明子散射的直接結果。

已經發展了理論模型來解釋拓撲克爾效應，拓撲克爾效應核心是自旋-軌道耦合和破缺反演對稱性之間的相互作用。自旋-軌道耦合指的是原子內電子自旋與其軌道運動之間的相互作用。在具有破缺反演對稱性的材料中，原子排列缺乏反演中心，這意味著它在通過特定點鏡像時並非完全相同。這種破缺反演對稱性允許出現Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，它可以扭曲鄰近的電子自旋，從而産生手性結構。

探索具有破缺反演對稱性的二維磁體中的拓撲克爾效應，證明了拓撲學和磁性之間豐富的相互作用。這種新穎的技術爲探測斯格明子提供了一種強大的工具，並爲設計下一代利用拓撲結構魯棒性的磁性材料和設備開辟了新的途徑。