<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">684346</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2021.684346</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Pinning Effects of Exchange and Magnetocrystalline Anisotropies on Skyrmion Lattice</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Wan et&#x20;al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">SkX Pinning by Exchange/Magnetocrystalline Anisotropies</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Wan</surname>
<given-names>Xuejin</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Yangfan</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Hou</surname>
<given-names>Zhipeng</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1021656/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Biao</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<label>
<sup>1</sup>
</label>School of Materials Science and Engineering, Dongguan University of Technology, <addr-line>Dongguan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<label>
<sup>2</sup>
</label>Sino-French Institute of Nuclear Engineering and Technology, Sun Yat-sen University, <addr-line>Zhuhai</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<label>
<sup>3</sup>
</label>Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Information Materials and Technology and Institute for Advanced Materials, South China Academy of Advanced Optoelectronics, South China Normal University, <addr-line>Guangzhou</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1174287/overview">Cynthia Reichhardt</ext-link>, Los Alamos National Laboratory (DOE), United&#x20;States</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1289886/overview">Carles Navau</ext-link>, Universitat Aut&#xf2;noma de Barcelona, Spain</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/124557/overview">Anjan Soumyanarayanan</ext-link>, National University of Singapore, Singapore</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/904797/overview">Charles Reichhardt</ext-link>, Los Alamos National Laboratory (DOE), United&#x20;States</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Yangfan Hu, <email>huyf@dgut.edu.cn</email>; Biao Wang, <email>wangbiao@mail.sysu.edu.cn</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Condensed Matter Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>21</day>
<month>06</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>9</volume>
<elocation-id>684346</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>23</day>
<month>03</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>27</day>
<month>05</month>
<year>2021</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2021 Wan, Hu, Hou and Wang.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Wan, Hu, Hou and Wang</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Reorientation of skyrmion crystal (SkX) with respect to crystallographic axes is believed to be insensitive to anisotropies of fourth order in spin-orbit coupling, for which sixth order terms are considered for explanation. Here, we show that this is wrong due to an oversimplified assumption that SkX possesses hexagonal symmetry. When the deformation of SkX is taken into account, fourth order anisotropies such as exchange anisotropy and magnetocrystalline anisotropy have pinning (in this work, the word &#x2018;pinning&#x2019; refers to the reorientation effects of intrinsic anisotropy terms) effects on SkX. In particular, we reproduce some experiments of MnSi and Fe<sub>1&#x2212;<italic>x</italic>
</sub>Co<sub>
<italic>x</italic>
</sub>Si by considering the effect of fourth order magnetocrystalline anisotropy alone. We reproduce the <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rotation of SkX in Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub> by considering the combined effects of the exchange and magnetocrystalline anisotropies. And we use the exchange anisotropy to explain the reorientation of SkX in VOSe<sub>2</sub>O<sub>5</sub>.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>skyrmion crystal</kwd>
<kwd>pinning effect</kwd>
<kwd>exchange anisotropy</kwd>
<kwd>magnetocrystalline anisotropy</kwd>
<kwd>helimagnet</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Helimagnets have attracted extensive interest since the first observation of magnetic skyrmions in 2009 [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. Magnetic skyrmions in helimagnets are nontrivial spin textures, in which the spins point in all of the directions wrapping a sphere. Their topological protection [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>] and facile current driven motion [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>] make them possible to be applied in novel spintronic and information storage devices [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>,&#x20;<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>].</p>
<p>In helimagnets such as MnSi, Fe<sub>1&#x2212;<italic>x</italic>
</sub>Co<sub>
<italic>x</italic>
</sub>Si, and Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub>, the ferromagnetic exchange interaction (for Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub>, the exchange interaction consists of ferromagnetic and antiferromagnetic interactions, but the field-induced ground state is closer to ferromagnetic than antiferromagnetic [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]) and the Dzyaloshinsky-Moriya interaction (DMI), which arises due to the broken of space inversion symmetry [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], dominate the free energy when studying bulk material free from any external magnetic field. The former favors parallel spin alignment, while the latter favors the twist of the spins. They compete with each other and result in SkX at appropriate magnetic field just below the Curie temperature [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. In experiments, when the magnetic field is along directions with high symmetry, such as the [001], [111] and [110] directions, the wave vectors of SkX are orientated with respect to the crystallographic axes [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. This indicates the existence of anisotropy energy. The anisotropies of fourth order in spin-orbit coupling, such as the exchange anisotropy and fourth order magnetocrystalline anisotropy, are widely used to explain the pinning of helical phase, the transition from helical to conical phase and the appearance of tilted conical phase [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. However, according to the perturbation theory [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], which treats the anisotropies perturbatively and approximates SkX by a triple-Q structure with three equivalent wave vectors forming a regular triangle, they are insensitive to the pinning of SkX. As a consequence, anisotropies with higher order are proposed. In our opinion, ignoring the deformation of SkX is oversimplified, because many experiments show that the structure of SkX is sensitive to anisotropy of the system which destroys its hexagonal symmetry [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>].</p>
<p>In this work, we study the pinning effects of the exchange anisotropies and the fourth order magnetocrystalline anisotropy on deformable SkX. We apply a rescaled free-energy-density model for <italic>T</italic> point group and describe Bloch SkX by a three-order Fourier expansion with deformation-related degrees of freedom. Firstly, we study four anisotropies (three types of exchange anisotropies and a fourth order magnetocrystalline anisotropy in helimagnets with <italic>T</italic> symmetry) separately. It is found that they have different pinning effects on SkX. Then, by plotting the deformation-related parameters as functions of one exchange anisotropy, we figure out that the deformation of SkX is characterized by the change of amplitudes, lengths and azimuth angles of wave vectors. Next, we compare our results with some experiments, the fourth order magnetocrystalline anisotropy may explain the pinning of SkX in MnSi [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] and Fe<sub>1&#x2212;<italic>x</italic>
</sub>Co<sub>
<italic>x</italic>
</sub>Si [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>]. To reproduce the <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rotation of SkX in Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub> [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], we consider both the exchange and magnetocrystalline anisotropy, and find that at certain conditions <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rotation of SkX occurs when temperature or magnetic field changes. Lastly, we expand our model so that it is applicable to <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> helimagnets hosting N&#xe9;el SkX. It is found that exchange anisotropy has pinning effects on N&#xe9;el SkX in <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> helimagnets but not in <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> helimagnets.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Model</title>
<p>Based on the continuum spin model established by Bak and Jensen [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], we write the rescaled free-energy density [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>] for helimagnets with the symmetry of <italic>T</italic> point group in the following form:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>L</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m9">
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is the rescaled magnetization. The first two terms in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. (1)</xref> represent the ferromagnetic exchange interaction and the DMI, respectively. The third term is the Zeeman energy under the rescaled magnetic field <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m10">
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>L</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the Landau expansion with the rescaled temperature <italic>t</italic>, it consists of the second and the fourth order terms. The last term <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the anisotropy energy. In this work, we consider only the exchange anisotropy and the fourth order magnetocrystalline anisotropy, and we express <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>a</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the coefficients of exchange anisotropy, <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the coefficient of magnetocrystalline anisotropy, <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
<p>For bulk B20 materials, the skyrmion plane rotates with respect to the applied magnetic field. To describe the configuration of SkX under magnetic field with different direction, we should choose an appropriate cartesian coordinates system <italic>O</italic>-<inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in which the magnetic field is along the <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis. Let the azimuthal and polar angles that characterize the magnetic field <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m25">
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> be <italic>&#x3b8;</italic> and <italic>&#x3c8;</italic>, respectively. We rotate <italic>O</italic>-<inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> counterclockwise about the <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis by angle <italic>&#x3b8;</italic>, and get a new cartesian coordinates system <italic>O</italic>-<inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We then perform a second rotation, this time about the <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis by angle <italic>&#x3c8;</italic>, and we get the final cartesian coordinates system <italic>O</italic>-<inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure&#x20;1</xref>]. In terms of <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> orthogonal matrices, the product of the two operations can be written as <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Due to the relation <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>In the cartesian coordinates system <italic>O</italic>-<inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we apply the <italic>n</italic>-order Fourier decomposition to describe the magnetization texture of SkX [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], <disp-formula id="e4">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>Here, <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>02</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>03</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the average magnetization over the entire SkX, and <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the number of <italic>n</italic>th order waves. The <italic>i</italic>th order waves are characterized by their wave vectors <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and polarizations <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In the presence of anisotropy energy, SkX with hexagonal symmetry will go through deformation, and the deformation-related parameters are introduced through the following equation<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>In reciprocal space, <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the normal strains; <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reflect the shear deformation and rotation of the plane spanned by <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the undeformed wave vectors, they all can be expressed as a linear combination of <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (without loss of generality, for hexagonal SkX, we set <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). As to <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we decompose them along the basis vectors <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (for the chosen of the orthogonal basis, see Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]), and we have<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>im</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the complex coefficients.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Rotations of coordinates system. &#x3b8; and &#x3c8; are the azimuthal and polar angles of the magnetic field <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m58">
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the angle between the wave vector <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the axis <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the angle between the wave vector <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [see <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eqs. (4</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">5)</xref>].</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-684346-g001.tif"/>
</fig>
<p>According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eqs. (1)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">(2)</xref>, the free energy density is a functional of <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), i.e.,&#x20;<inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Applying the following coordinate transformation<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>the free-energy density can be rewritten as, after averaging over a magnetic unit cell<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>02</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>03</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>im</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>At certain temperature <italic>t</italic>, magnetic field <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m73">
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, rotation angles <italic>&#x3b8;</italic> and <italic>&#x3c8;</italic>, exchange and magnetocrystalline anisotropies <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the parameters describing SkX are calculated <italic>via</italic> minimization of <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. (9)</xref>. In this work, we set the order of Fourier expansion <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Our analytical method can only deal with periodic magnetization structure. For the cases where the periodicity of skyrmions is broken, e.g., the thermal-induced disorder or the pinning from impurities, the review [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>] and references therein are good to refer&#x20;to.</p>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s3">
<title>3 Results and Discussion</title>
<p>We first investigate the pinning effects of anisotropies <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on Bloch SkX, separately. The value of <italic>&#x3b8;</italic> is <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>45</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; thus, <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>55</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> correspond to the directions [001], [111] and [110], respectively. The temperature and the magnetic field are set to be <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (in the <italic>O</italic>-<inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> coordinate system) so that SkX exists as a stable or metastable state. The thermodynamic parameters for MnSi [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>] and Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub> [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] are available. Using these parameters, we have <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>28.0</mml:mn>
<mml:mtext>K</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>87</mml:mn>
<mml:mtext>mT</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for MnSi and <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>58.1</mml:mn>
<mml:mtext>K</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>4.3</mml:mn>
<mml:mtext>mT</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub>, these points are near the skyrmion stable region in the magnetic field-temperature phase diagram. The anisotropy coefficients of helimagnets are hard to get in experiments. We only find the relative exchange anisotropy for GaV<sub>4</sub>O<sub>8</sub>, which is about <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mtext>%</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>]. In this work, the values used for the anisotropy coefficients are <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.005</mml:mn>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We think, to some extent, the values are within a realistic&#x20;range.</p>
<p>We change the rotation-related parameter <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, minimize the free energy density and then plot &#x3c9; as a function of <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the angle between the wave vector <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis, in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2A,B</xref> show the effects of exchange anisotropy <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on SkX. For <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, a negative <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2A</xref>) prefers a wave vector along the [100] or [010] direction; while a positive <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2B</xref>) prefers a wave vector along the [110] or [1<inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0] direction. For <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and [110], &#x3c9; reaches its minimum at <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2A,B</xref>), i.e.,&#x20;both negative and positive <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> prefer a wave vector along the [110] direction for <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and along the [001] direction for <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1C&#x2013;F</xref> show the effects of <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on SkX, respectively. For <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, a <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, no matter what its sign is, pins a wave vector of SkX along the [010] direction; while a <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> pins a wave vector of SkX along the [100] direction. For <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is between <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>45</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or between <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>75</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, meaning that no wave vector is along any direction with high symmetry. For <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, both <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> pin a wave vector of SkX along the [001] direction. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2G,H</xref> show the effects of <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on SkX. For <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and [111] , <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has the same the pinning effects on SkX as <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; while for <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is different from <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it results in a wave vector along the [110] direction.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>&#x3c9; as a function of <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Pinning effects of <bold>(A,B)</bold> <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(C,D)</bold> <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(E,F)</bold> <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <bold>(G,H)</bold> <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on SkX. The first and third (second and fourth) are calculated for negative (positive) anisotropy coefficients. The black, red and blue curves are obtained for <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>], <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>55</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>] and <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>], respectively. Here, in order to facilitate comparison, three curves which do not correspond to the same y-axis, are plotted in one figure. <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the difference between the maximum and minimum of &#x3c9;. The values of &#x3c9; are not shown in the figures, they are all about &#x2212;0.1.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-684346-g002.tif"/>
</fig>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2</xref>, we give the values of <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, difference between the maximum and minimum of free energy. They are much smaller than <italic>&#x3c9;</italic> (about &#x2212;0.1), about <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and about <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-<inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for other cases. The strength of <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-induced anisotropy in (001) plane is obviously smaller than that in (111) and (110) planes. Comparing the energy curves for <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and for <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we find that they have the same <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and are symmetric about <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The similarity between <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be inferred from their energy formula in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref>, which are related by the coordinate transformation <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2194;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. It should be noticed that for <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the periodicity of <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and is <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This can be explained by symmetry analysis. The <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> terms in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. (2)</xref> have a higher symmetry than <italic>T</italic> point group, they are invariant with respect to fourfold <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rotations around the <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mn>001</mml:mn>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axes. <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> terms in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. (2)</xref> have lower symmetry and are invariant with respect ot twofold <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rotations around the <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mn>001</mml:mn>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axes, meaning the broken of the equivalence between [100] and [010].</p>
<p>SkX is treated as a deformable structure. To reveal how anisotropy energy deforms SkX, we take <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an example and plot some deformation-related parameters as functions of <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3</xref>. It can be found that for nonzero <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 1) the wave amplitudes <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>131</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3A</xref>), 2) the wave lengths of <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are not equal to each other (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3B</xref>), and 3) the angle <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> between <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> deviates from <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>120</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3C</xref>). We conclude that anisotropy energy breaks the hexagonal symmetry of SkX by changing the amplitudes of, the lengths of, and the angles between the wave vectors. In many of the small-angle neutron scattering (SANS) experiments (<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>), the observed Bragg spots have different intensities, this might be explained by our calculation. By energy minimization, we find that the dominant coefficients <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>121</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>131</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which represent the wave amplitudes of the first order waves with vectors <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Their ratios reflect the relative intensities of the first-order Bragg spots. In the inset of the <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3A</xref>, two Bragg spots are brighter than the other four, because <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>131</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>121</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Deformation of SkX induced by <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(A)</bold> the relative wave amplitudes <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>131</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>121</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>131</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>re</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(B)</bold> the wave lengths <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <bold>(C)</bold> the angle <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> between <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as functions of <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The results are calculated at <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The inset in (a) shows the first-order Bragg spots at <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-684346-g003.tif"/>
</fig>
<p>We now compare our results with some experiments. The SANS experiments of <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Fe</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>Si</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>] show that for <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and [110] directions, two of the six scattering spots are aligned with the [1<inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0] axis; for <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, two sets of six scattering spots are observed, one is aligned with one the [100] direction, the other one the [010] direction. This is compatible with the results shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2G</xref>. Therefore, a negative <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> may explain the pinning of SkX in <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Fe</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>Si</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Different from <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Fe</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>Si</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, MnSi [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] is observed to have a wave vector along the [110] direction for <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This may be explained by a positive <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2H</xref>. We should point out that at zero magnetic field, a negative (positive) <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> prefers the <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mn>100</mml:mn>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mn>111</mml:mn>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) directions for the helical state, which is indeed the case for <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Fe</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Co</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>Si</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (MnSi) [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. In the work [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], two kinds of sixth order magnetocrystalline anisotropies <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are thought to be responsible for the pinning of SkX in MnSi. However, this is contrary to other works [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>] which show that the second sixth order magnetocrystalline anisotropy determines the reorientation of SkX for <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>001</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and it pins SkX with a wave vector along the [010] or [100] direction depending on the sign of its coefficient. The SANS experiments of MnSi in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] can not be explained by the sixth order magnetocrystalline anisotropies.</p>
<p>Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub> is another helimagnet hosting SkX, a peculiar experimental phenomenon about it is that for <inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, SkX is reorientated with a wave vector along the [1<inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0] or [001] direction depending on the temperature and magnetic field conditions [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. To explain this, we should consider the exchange and fourth order magnetocrystalline anisotropies at the same time. As a first step, we determine the signs of anisotropies <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> according to the fact that [100] is an easy axis for the helical state at zero field [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. Then we confirm by <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure&#x20;4</xref> that for <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>110</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, a &#x201c;dominant&#x201d; magnetocrystalline anisotropy pins SkX with a wave vector along the [001] direction, while a &#x201c;dominant&#x201d; exchange anisotropy pins SkX with a wave vector along the [1<inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0] direction. Here, the word &#x201c;dominant&#x201d; depends on the type of exchange anisotropy considered. When <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the &#x201c;dominant&#x201d; anisotropy is <inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.005</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4A,B</xref>), and is <inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.005</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.005</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4C&#x2013;F</xref>). Lastly, we take the temperature and magnetic field into account and try to reproduce the <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rotation of SkX in Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub>. The anisotropies we considered are <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and their values are 0.005 and &#x2212;0.1, respectively, the same as that for <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure&#x20;4A</xref>. We fix the magnetic field <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and change the temperature from 0.5 to 0.8 (<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure&#x20;5A</xref>). It is found that the angle <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, for which the free energy reaches its minimum, drops suddenly from <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.66</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then we fix the temperature <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.65</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and change the magnetic field from 0.15 to 0.27 [<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure&#x20;5B</xref>]. Similar phenomenon is observed, <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> drops from <inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.21</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Our results agree with the experiments of Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub>&#x20;[<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Combined effects of the exchange and fourth order magnetocrystalline anisotropies on SkX. The absolute value of exchange anisotropy coefficient is fixed to be 0.005, the value of magnetocrystalline anisotropy coefficient is fixed to be &#x2212;0.1 or &#x2212;0.05 or &#x2212;0.01. The results are calculated at <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>90</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-684346-g004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>
<inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the angle between the wave vector <inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the <inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis, as a function of <bold>(A)</bold> <italic>t</italic> at <inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(B)</bold> <italic>b</italic> at <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.65</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The anisotropies considered are <inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.005</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The colored density plots i) and ii) show the magnetization along the <inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis at <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. The region encircled by black lines is a skyrmion&#x20;cell.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-684346-g005.tif"/>
</fig>
<p>In another published work [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>], we explain the electric-field-induced continuous rotation of SkX [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] by extending the present model. Unlike a previous theory [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] which explains the phenomenon by considering both the fourth and sixth order magnetocrystalline anisotropies, we find that a combination of fourth order exchange anisotropies and magnetocrystalline anisotropies dominates the phenomena. This is because the theory used in [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>] obtains a positive coefficient of the fourth order magnetocrystalline anisotropy <inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which is inconsistent with other experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>], while our model obtains a negative&#x20;<inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>m</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>In polar magnets with <inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> symmetry, the DMI and the exchange anisotropy are different from that in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. (1)</xref>. By applying the symmetry analysis, we derive the DMI: <inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>DM</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3,1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (in this case, the N&#xe9;el SkX is stabilized, and the basis vectors in <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. (6)</xref> are chosen to be <inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]), and the exchange anisotropy:<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ea</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>Here, we have ignored the terms <inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> due to the fact that in polar magnets, SkX plane is perpendicular to the <italic>n</italic>-fold axis no matter what direction the applied magnetic field is along [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>]. The term with coefficient <inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is rotationally symmetric, and it has no pinning effects on&#x20;SkX.</p>
<p>For <inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> point groups, <inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is zero. As a result, the orientation of the wave vector of SkX is insensitive to the exchange anisotropy. In Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>], based on a discrete model and Monte Carlo simulations, the authors attribute the pinning of N&#xe9;el SkX in <inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> polar magnet GaV<sub>4</sub>Se<sub>8</sub> to the Dzyaloshinskii-Moriya vectors. However, according to the continuum model, the DMI possesses rotational symmetry and has no pinning effects on N&#xe9;el SkX. In our opinion, this contradiction is because the continuum model ignores higher order DMI terms which emerge during the process of transforming the discrete model to the continuum model. These higher order DMI terms possess lower symmetry <inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and might reorientate N&#xe9;el&#x20;SkX.</p>
<p>For <inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> point groups, we have <inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The term with coefficient <inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will deform and thus reorientate the N&#xe9;el SkX. Because it possesses <inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> symmetry, which is different from the <inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> symmetry possessed by the undeformed SkX. To study the pinning effects of <inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on N&#xe9;el SkX, we plot &#x3c9; as a function of <inline-formula id="inf269">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for 1) positive and 2) negative <inline-formula id="inf270">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure&#x20;6</xref>. It is found that a positive <inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> prefers a wave vector along the [110] or [1<inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0] direction, and a negative <inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> prefers a wave vector along the [100] or [0<inline-formula id="inf274">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0] direction. In experiments, very few <inline-formula id="inf275">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> helimagnets hosting N&#xe9;el SkX have been found. VOSe<sub>2</sub>O<sub>5</sub> [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>] is one of these <inline-formula id="inf276">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> helimagnets, in which the N&#xe9;el SkX is orientated with a wave vector along the [100] or [0<inline-formula id="inf277">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0] direction. In previous theories, less attention has been paid to the reorientation of N&#xe9;el SkX in <inline-formula id="inf278">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> helimagnets. Here, a negative <inline-formula id="inf279">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> gives a possible explanation for the SkX-reorientation-related phenomena in VOSe<sub>2</sub>O<sub>5</sub>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>&#x3c9; as a function of <inline-formula id="inf280">
<mml:math id="m290">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m291">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf282">
<mml:math id="m292">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Magnetization structure of N&#xe9;el SkX for <bold>(C)</bold> <inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m293">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <bold>(D)</bold> <inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The in-plane and out-of-plane components of magnetization are represented by the arrows and the color, respectively. The calculation conditions are <inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-09-684346-g006.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Conclusion</title>
<p>In conclusion, the exchange and fourth order magnetocrystalline anisotropies deform SkX by changing the amplitudes of, the lengths of, and the angles between wave vectors and thus show pinning effects on SkX. The results of magnetocrystalline anisotropy [exchange anisotropy] may explain some experiments of MnSi and Fe<sub>1&#x2212;<italic>x</italic>
</sub>Co<sub>
<italic>x</italic>
</sub>Si [VOSe<sub>2</sub>O<sub>5</sub>]. By considering the exchange and magnetocrystalline anisotropies at the same time, the <inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rotation of SkX in Cu<sub>2</sub>OSeO<sub>3</sub> is reproduced.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s5">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material, further inquiries can be directed to the corresponding authors.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>XW and YH conceived the idea. XW finished the analytical deduction, and performed all the calculations. XW, YH, ZH, and BW discussed the results for revision and co-wrote the manuscript.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>This work was supported by the NSFC (National Natural Science Foundation of China) through fund Nos. 11772360, 11832019, 11572355 and 51901081, the National Key Research and Development Program of China (Grant No. 2020YFA0309300), the Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation (Grant No. 2019A1515012016), and the Pearl River Nova Program of Guangzhou (Grant No. 201806010134).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>M&#xfc;hlbauer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Binz</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jonietz</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pfleiderer</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rosch</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neubauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Skyrmion Lattice in a Chiral Magnet</article-title>. <source>Science</source> (<year>2009</year>) <volume>323</volume>:<fpage>915</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1166767</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nagaosa</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tokura</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Topological Properties and Dynamics of Magnetic Skyrmions</article-title>. <source>Nat Nanotech</source> (<year>2013</year>) <volume>8</volume>:<fpage>899</fpage>&#x2013;<lpage>911</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nnano.2013.243</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jonietz</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;hlbauer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pfleiderer</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neubauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;nzer</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Spin Transfer Torques in Mnsi at Ultralow Current Densities</article-title>. <source>Science</source> (<year>2010</year>) <volume>330</volume>:<fpage>1648</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1195709</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>XZ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kanazawa</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>WZ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagai</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hara</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kimoto</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Skyrmion Flow Near Room Temperature in an Ultralow Current Density</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2012</year>) <volume>3</volume>:<fpage>988</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms1990</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ezawa</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Magnetic Skyrmion Logic gates: Conversion, Duplication and Merging of Skyrmions</article-title>. <source>Sci Rep</source> (<year>2015a</year>) <volume>5</volume>:<fpage>9400</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/srep09400</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>GP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fangohr</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>JP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xia</surname>
<given-names>WX</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xia</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Skyrmion-skyrmion and Skyrmion-Edge Repulsions in Skyrmion-Based Racetrack Memory</article-title>. <source>Sci Rep</source> (<year>2015b</year>) <volume>5</volume>:<fpage>7643</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/srep07643</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Janson</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rousochatzakis</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tsirlin</surname>
<given-names>AA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Belesi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leonov</surname>
<given-names>AA</given-names>
</name>
<name>
<surname>R&#xf6;&#xdf;ler</surname>
<given-names>UK</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>The Quantum Nature of Skyrmions and Half-Skyrmions in Cu2oseo3</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2014</year>) <volume>5</volume>:<fpage>5376</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms6376</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>JH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>ZL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>XZ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Whangbo</surname>
<given-names>M-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wei</surname>
<given-names>S-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>XG</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Strong Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Origin of Ferroelectricity inCu2OSeO3</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>109</volume>:<fpage>107203</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.109.107203</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dzyaloshinsky</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Thermodynamic Theory of "weak" Ferromagnetism of Antiferromagnetics</article-title>. <source>J&#x20;Phys Chem Sol</source> (<year>1958</year>) <volume>4</volume>:<fpage>241</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0022-3697(58)90076-3</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Moriya</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Anisotropic Superexchange Interaction and Weak Ferromagnetism</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>1960</year>) <volume>120</volume>:<fpage>91</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrev.120.91</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wilhelm</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baenitz</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>R&#xf6;&#xdf;ler</surname>
<given-names>UK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leonov</surname>
<given-names>AA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bogdanov</surname>
<given-names>AN</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Precursor Phenomena at the Magnetic Ordering of the Cubic Helimagnet Fege</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2011</year>) <volume>107</volume>:<fpage>127203</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.107.127203</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>M&#xfc;nzer</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neubauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Adams</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;hlbauer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Franz</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jonietz</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Skyrmion Lattice in the Doped Semiconductor Fe1-Xcoxsi</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2010</year>) <volume>81</volume>:<fpage>041203</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.81.041203</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ruff</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Widmann</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lunkenheimer</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tsurkan</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bord&#xe1;cs</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>K&#xe9;zsm&#xe1;rki</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Multiferroicity and Skyrmions Carrying Electric Polarization in Gav4s8</article-title>. <source>Sci Adv</source> (<year>2015</year>) <volume>1</volume>:<fpage>e1500916</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/sciadv.1500916</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Omrani</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>White</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pr&#x161;a</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x17d;ivkovi&#x107;</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berger</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Magrez</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Exploration of the Helimagnetic and Skyrmion Lattice Phase Diagram in Cu2oseo3 Using Magnetoelectric Susceptibility</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2014</year>) <volume>89</volume>:<fpage>064406</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.89.064406</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Moskvin</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grigoriev</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dyadkin</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eckerlebe</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baenitz</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Complex Chiral Modulations in Fege Close to Magnetic Ordering</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>110</volume>:<fpage>077207</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.110.077207</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Seki</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>J-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Inosov</surname>
<given-names>DS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Georgii</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Keimer</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ishiwata</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Formation and Rotation of Skyrmion crystal in the Chiral-Lattice Insulator Cu2oseo3</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2012</year>) <volume>85</volume>:<fpage>220406</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.85.220406</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bak</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jensen</surname>
<given-names>MH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Theory of Helical Magnetic Structures and Phase Transitions in Mnsi and Fege</article-title>. <source>J&#x20;Phys C: Solid State Phys</source> (<year>1980</year>) <volume>13</volume>:<fpage>L881</fpage>&#x2013;<lpage>L885</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0022-3719/13/31/002</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Park</surname>
<given-names>J-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Han</surname>
<given-names>JH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Zero-temperature Phases for Chiral Magnets in Three Dimensions</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2011</year>) <volume>83</volume>:<fpage>184406</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.83.184406</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Halder</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chacon</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Simeth</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;hlbauer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berger</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Thermodynamic Evidence of a Second Skyrmion Lattice Phase and Tilted Conical Phase in Cu2oseo3</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2018</year>) <volume>98</volume>:<fpage>144429</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.98.144429</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chacon</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Heinen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Halder</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Simeth</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;hlbauer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Observation of Two Independent Skyrmion Phases in a Chiral Magnetic Material</article-title>. <source>Nat Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>14</volume>:<fpage>936</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41567-018-0184-y</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Luo</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>S-Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fobes</surname>
<given-names>DM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bauer</surname>
<given-names>ED</given-names>
</name>
<name>
<surname>Betts</surname>
<given-names>JB</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Anisotropic Magnetocrystalline Coupling of the Skyrmion Lattice in Mnsi</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2018</year>) <volume>97</volume>:<fpage>104423</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.97.104423</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shibata</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Iwasaki</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kanazawa</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aizawa</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanigaki</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shirai</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Large Anisotropic Deformation of Skyrmions in Strained crystal</article-title>. <source>Nat Nanotech</source> (<year>2015</year>) <volume>10</volume>:<fpage>589</fpage>&#x2013;<lpage>92</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nnano.2015.113</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Enhanced Stability of the Magnetic Skyrmion Lattice Phase under a Tilted Magnetic Field in a Two-Dimensional Chiral Magnet</article-title>. <source>Nano Lett</source> (<year>2017</year>) <volume>17</volume>:<fpage>2921</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.nanolett.7b00135</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Makino</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reim</surname>
<given-names>JD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Higashi</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Okuyama</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sato</surname>
<given-names>TJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nambu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Thermal Stability and Irreversibility of Skyrmion-Lattice Phases in Cu2oseo3</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2017</year>) <volume>95</volume>:<fpage>134412</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.95.134412</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Grigoriev</surname>
<given-names>SV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Potapova</surname>
<given-names>NM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moskvin</surname>
<given-names>EV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dyadkin</surname>
<given-names>VA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dewhurst</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maleyev</surname>
<given-names>SV</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Hexagonal Spin Structure of A-phase in Mnsi: Densely Packed Skyrmion Quasiparticles or Two-Dimensionally Modulated Spin Superlattice?</article-title>. <source>Jetp Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>100</volume>:<fpage>216</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1134/s0021364014150065</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bannenberg</surname>
<given-names>LJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qian</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dalgliesh</surname>
<given-names>RM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Martin</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chaboussant</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Reorientations, Relaxations, Metastabilities, and Multidomains of Skyrmion Lattices</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2017a</year>) <volume>96</volume>:<fpage>184416</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.96.184416</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Adams</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;hlbauer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neubauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;nzer</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jonietz</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Georgii</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Skyrmion Lattice Domains in Fe1&#x2212;xCoxSi</article-title>. <source>J&#x20;Phys Conf Ser</source> (<year>2010</year>) <volume>200</volume>:<fpage>032001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/200/3/032001</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bannenberg</surname>
<given-names>LJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kakurai</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qian</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leli&#xe8;vre-Berna</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dewhurst</surname>
<given-names>CD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Onose</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Extended Skyrmion Lattice Scattering and Long-Time Memory in the Chiral magnetFe1&#x2212;xCoxSi</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2016</year>) <volume>94</volume>:<fpage>104406</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.94.104406</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bannenberg</surname>
<given-names>LJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kakurai</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Falus</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leli&#xe8;vre-Berna</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dalgliesh</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dewhurst</surname>
<given-names>CD</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Universality of the Helimagnetic Transition in Cubic Chiral Magnets: Small Angle Neutron Scattering and Neutron Spin echo Spectroscopy Studies of Fecosi</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2017b</year>) <volume>95</volume>:<fpage>144433</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.95.144433</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wan</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Exchange-anisotropy-induced Intrinsic Distortion, Structural Transition, and Rotational Transition in Skyrmion Crystals</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2018</year>) <volume>98</volume>:<fpage>174427</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.98.174427</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Wave Nature and Metastability of Emergent Crystals in Chiral Magnets</article-title>. <source>Commun Phys</source> (<year>2018</year>) <volume>1</volume>:<fpage>82</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s42005-018-0071-y</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wan</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Thermodynamics and Elasticity of Emergent Crystals</article-title>. <source>arXiv:1905.02165</source> (<year>2019</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reichhardt</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reichhardt</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Milosevic</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Statics and Dynamics of Skyrmions Interacting with Pinning: A Review</article-title>. <source>arXiv:2102.10464</source> (<year>2021</year>). </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Unified Theory of Magnetoelastic Effects in B20 Chiral Magnets</article-title>. <source>New J&#x20;Phys</source> (<year>2017</year>) <volume>19</volume>:<fpage>123002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/aa9507</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ehlers</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stasinopoulos</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>K&#xe9;zsm&#xe1;rki</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feh&#xe9;r</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tsurkan</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>von Nidda</surname>
<given-names>H-AK</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Exchange Anisotropy in the Skyrmion Host Gav4s8</article-title>. <source>J&#x20;Phys Condens Matter</source> (<year>2016</year>) <volume>29</volume>:<fpage>065803</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-648x/aa4e7e</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Adams</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xfc;hlbauer</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pfleiderer</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jonietz</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neubauer</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Long-range Crystalline Nature of the Skyrmion Lattice in Mnsi</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2011</year>) <volume>107</volume>:<fpage>217206</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.107.217206</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Grigoriev</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maleyev</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dyadkin</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Menzel</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schoenes</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eckerlebe</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Principal Interactions in the Magnetic System Fe1-Xcoxsi: Magnetic Structure and Critical Temperature by Neutron Diffraction and Squid Measurements</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2007</year>) <volume>76</volume>:<fpage>092407</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.76.092407</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Takeda</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Endoh</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kakurai</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Onose</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Suzuki</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tokura</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nematic-to-smectic Transition of Magnetic Texture in Conical State</article-title>. <source>J&#x20;Phys Soc Jpn</source> (<year>2009</year>) <volume>78</volume>:<fpage>093704</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1143/jpsj.78.093704</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bannenberg</surname>
<given-names>LJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilhelm</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cubitt</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Labh</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>MP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leli&#xe8;vre-Berna</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Multiple Low-Temperature Skyrmionic States in a Bulk Chiral Magnet</article-title>. <source>Npj&#x20;Quan Mater.</source> (<year>2019</year>) <volume>4</volume>:<fpage>11</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41535-019-0150-7</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qian</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bannenberg</surname>
<given-names>LJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilhelm</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chaboussant</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Debeer-Schmitt</surname>
<given-names>LM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>MP</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>New Magnetic Phase of the Chiral Skyrmion Material Cu2oseo3</article-title>. <source>Sci Adv</source> (<year>2018</year>) <volume>4</volume>:<fpage>eaat7323</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/sciadv.aat7323</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wan</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>First and Second Order Rotational Transitions of Skyrmion crystal in Multiferroic Cu2oseo3 under Electric Field</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>116</volume>:<fpage>182403</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0003880</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>White</surname>
<given-names>JS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pr&#x161;a</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Omrani</surname>
<given-names>AA</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x17d;ivkovi&#x107;</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bartkowiak</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Electric-Field-Induced Skyrmion Distortion and Giant Lattice Rotation in the Magnetoelectric InsulatorCu2OSeO3</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2014</year>) <volume>113</volume>:<fpage>107203</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.113.107203</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Leonov</surname>
<given-names>AO</given-names>
</name>
<name>
<surname>K&#xe9;zsm&#xe1;rki</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Skyrmion Robustness in Noncentrosymmetric Magnets with Axial Symmetry: The Role of Anisotropy and Tilted Magnetic fields</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2017</year>) <volume>96</volume>:<fpage>214413</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.96.214413</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>K&#xe9;zsm&#xe1;rki</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bord&#xe1;cs</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Milde</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neuber</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eng</surname>
<given-names>LM</given-names>
</name>
<name>
<surname>White</surname>
<given-names>JS</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>N&#xe9;el-type Skyrmion Lattice with Confined Orientation in the Polar Magnetic Semiconductor GaV4S8</article-title>. <source>Nat Mater</source> (<year>2015</year>) <volume>14</volume>:<fpage>1116</fpage>&#x2013;<lpage>22</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nmat4402</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kurumaji</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nakajima</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ukleev</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feoktystov</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arima</surname>
<given-names>T-h.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kakurai</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>N&#xe9;el-Type Skyrmion Lattice in the Tetragonal Polar Magnet VOSe2O5</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2017</year>) <volume>119</volume>:<fpage>237201</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.119.237201</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>