在铁磁材料中，由于交换相互作用，相邻磁矩倾向于平行排列，形成磁畴。然而磁偶极作用会让磁畴发生分裂，不同取向磁畴之间的过渡区域称为磁畴壁(Domain wall)。拓扑稳定的磁畴壁结构具有十分有趣的物理和广泛的应用前景，比如基于磁畴壁的逻辑器件和赛道存储器。如何驱动磁畴壁高速运动是一个重要的问题。一般地，磁畴壁可以被外磁场、电流、自旋波、温度梯度等方式驱动。然而，铁磁体中的畴壁速度会随着外界驱动力的增加首先增加，之后会突然降低，称为Walker breakdown效应。该效应极大地限制了磁畴壁的最大运动速度，从而阻碍它在高速电子器件中的应用。反铁磁畴壁没有这个限制，它的速度会一直保持增加，直到接近磁子的速度，也就是反磁性系统的相对论极限。在这个过程当中，反铁磁畴壁的宽度会减小，称为洛伦兹收缩(Lorentz contraction)。这被认为是反铁磁畴壁运动的一个速度上限。

  但是我们知道，在离散晶格结构上，磁畴壁的宽度不可能无限的收缩，而必须受限于晶格常数。因此，一个重要的问题是，在离散自旋系统中，反铁磁畴壁的运动速度是不是存在上限？和南方科技大学的袁怀洋博士合作，我们理论研究了一维自旋链中的反铁磁畴壁在奈尔型外磁场作用下的动力学。对于只有几个晶格长度的磁畴壁，我们预言了反铁磁畴壁的Peierls-like钉扎效应：只有大于某个临界值的外场才可以推动畴壁以step-wise方式运动。我们证明，钉扎场的大小随着畴壁的宽度呈指数衰减。因此，对于较宽的磁畴壁，Peierls钉扎效应可以忽略，奈尔型外磁场能够驱动畴壁快速运动，同时畴壁宽度随速度增加会变窄。进一步地，我们发现，在畴壁宽度进入钉扎区之前，畴壁的尾部会出现自旋波的Cherenkov激发，该效应使得畴壁的有效宽度显著增加，从而克服磁子屏障。传统的sine-Gordon理论无法解释我们观察到的现象。利用能量转化和守恒原理，我们给出了一个简洁的解释，理论预测和微磁模拟结果完全相符。我们的结果为完整理解反铁磁畴壁高速运动的物理机制提供了理论基础。

本工作得到了国家自然科学基金和深圳基础学科研究项目的资助。

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Phys. Rev. B 100, 024407 (2019)