Angular Dependent Magnetization Dynamics with Mirror-symmetric Excitations in Artificial Quasicrystalline Nanomagnet Lattices
我们报道了非周期准晶磁晶格的角度相关自旋波光谱，即，Ammann、Penrose P2和P3晶格由互连的Ni $_{80}$ Fe $_{20}$纳米棒的大阵列制成。自旋波光谱中获得的近饱和状态包含不同的组的共振特性的角度依赖性所施加的面内磁场。微磁模拟使我们能够将检测到的共振归因于具有特定镜像对称性的模式分布。在反转制度的光谱显示系统的出现和消失的自旋波模式，表明可重编程的磁振子特性。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall
Optimal design of nanomagnets for on-chip field gradients
针对片上纳米磁体局域磁场梯度设计依赖经验的问题，本文基于微磁最优化方法分析铁磁层几何与饱和条件，给出纵向和横向梯度下的均匀饱和纳米磁体最优设计。
2022-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Experimental determination and micromagnetic analysis of spin wave modes in cylindrical nanowires
本文通过微布里渊光散射实验和微磁学模拟，研究了圆柱形纳米线中热自旋波的离散模式，揭示了模式频率随外加纵向磁场增大而升高的规律，并用径向和方位角指标对空间模式进行了标定。
2025-08-21 cond-mat.mes-hall
Thermally-Assisted Spin-Transfer Torque Magnetization Reversal in Uniaxial Nanomagnets
我们模拟的随机朗道-Lifshitz-吉尔伯特（LLG）的单轴纳米磁体的动态到亚毫秒的时间尺度，使用基于图形处理单元的微磁代码，并确定热辅助反转动力学的自旋电流和单轴各向异性轴之间的几何倾斜的效果。逐渐接近开关时间（$I\rightarrow 0$，$<τ>\propto\exp(-ξ(1-I)^2)$）的渐近行为，表明弹道和热辅助自旋转移反转之间的广泛交叉制度。有趣的是，平均开关时间被证明是几乎独立的自旋电流和磁体的单轴轴之间的角度。这些结果具有重要的意义，建模的自旋转移磁性随机存取存储器位单元的热辅助磁化反转的能量。
2012-05-29 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic understanding of stochastic resonance driven by spin-transfertorque
在本文中，我们采用微磁学模拟研究非绝热随机共振（NASR）的自旋转移力矩激发的超顺磁性自由层纳米磁体的纳米自旋阀。我们发现，NASR动力学涉及两个静态和一个动态的纳米磁体之间的热激活的过渡，可以很好地理解的马尔可夫链速率理论的框架。我们的模拟表明，在NASR频率的自旋阀产生的直流电压是至少一个数量级大于关闭NASR频率产生的直流电压。我们的计算还再现了NASR的主要实验观察到的功能，如谐振频率，温度依赖性和电流偏置依赖的谐振振幅。提出了一种基于自旋转移矩驱动NASR的微波信号检测器的简单设计。
2011-03-13 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Modular nanomagnet design for spin qubits confined in a linear chain
本文提出一种模块化U形纳米磁体设计，用于线性链自旋量子比特的电驱动与寻址，通过微磁模拟和实验验证实现强驱动、弱退相干、低串扰及低外磁场运行。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tailoring the magnetodynamic properties of nanomagnets using magnetocrystalline and shape anisotropies
纳米磁体的磁动力学性质受到由相同纳米元件产生的退磁场的影响。此外，磁晶各向异性产生的有效场也有助于自旋动力学。在这篇文章中，我们展示了如何磁性元件的尺寸可以用来平衡晶体和形状各向异性，这可以用来定制的磁动力学性能。我们研究铁磁椭圆图案从10 nm厚的外延Fe膜的尺寸范围从50 × 150 nm到150 × 450 nm。该研究将铁磁共振（FMR）光谱与分析计算和微磁模拟相结合，证明了通过改变纳米磁体的尺寸可以有效地控制动力学性质。我们还展示了如何在样品中的边缘缺陷影响的磁化动力学。沿样品边缘局部化的动态边缘模受边缘缺陷的强烈影响，这需要在理解完整的FMR谱时加以考虑
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Current-induced magnetization control in dipolar-coupled nanomagnet pairs and artificial spin ice
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；PSI Center for Neutron and Muon Sciences（保罗谢尔研究所中子与μ子科学中心）；University of Salamanca（萨拉曼卡大学）；Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）
研究通过电流诱导自旋轨道扭矩控制纳米磁体磁化方向，揭示电流方向与磁体取向关系对切换阈值的影响，为可编程磁控提供新方法。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall
Altermagnetic Magnons in Dipolar Nanomagnet Arrays
Universität Münster（明斯特大学）；Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨凯泽斯劳滕-兰道技术大学）；Radboud University（拉德堡德大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）
该研究在仅由偶极相互作用耦合的纳米磁体阵列中实现了交错磁磁振子，通过宏自旋理论与微磁模拟验证了自旋劈裂能带及d波自旋图案，为各向异性磁振子输运提供了可调平台。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Static-Dynamic Correlations and Complex Spin-Wave Eigenmodes in Single- and Multilayer Diamond-Shaped Nanomagnets Without Bias Field
School of Sciences (Physics), National Institute of Technology, Tadepalligudem（国家技术学院（物理科学系））
本研究通过微磁学模拟系统研究了单层和多层菱形纳米磁体的静态与动态磁行为，发现多层结构因增强的偶极耦合而具有更大的频率可调性（3 GHz），为可重构微波器件提供了新途径。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Bistable nanomagnet as programmable phase inverter for spin waves
为了实现自旋波逻辑门，可编程反相器是必不可少的。我们的图像与相位分辨布里渊光散射显微镜传播自旋波在一个一维磁振子晶体组成的偶极耦合的磁性纳米条纹。我们证明了一个单一的纳米带相反的磁化相移。使用微磁模拟，我们在偏置场和波矢量的宽参数空间中模拟我们的实验发现。我们发现，低损耗的相位反转实现时，相反磁化的纳米带的内部字段被调谐，使得后者支持在给定的频率与奇数量子化数的共振驻波自旋波模式。我们的研究结果是关键的相位逆变器的实现与优化的信号传输。
2021-04-22 cond-mat.mes-hall
Focused Surface Acoustic Wave induced nano-oscillator based reservoir computing
我们使用微磁模拟表明，表面声波（SAW）激发的纳米磁体阵列可以作为一个水库，可以高精度地分类正弦波和方波。为了评估记忆效应和计算能力，我们分别研究了短时记忆（STM）和奇偶校验（PC）能力。模拟的纳米磁体阵列具有一个输入纳米磁体，该输入纳米磁体被聚焦表面声波激发并耦合到几个纳米磁体，其中七个纳米磁体用作输出纳米磁体。SAW具有4GHz的载波频率，其幅度被调制以提供100 MHz频率的正弦波和方波的不同输入。通过读取其磁化状态的包络来处理所选择的输出纳米磁体的响应，其用于使用回归方法（例如，Moore-Penrose伪逆运算）来训练输出权重。对于分类，使用100个方波和正弦波样本的随机序列，其中80%用于训练，其余样本用于测试。对于不同的纳米磁体组合，我们实现了100%的训练准确率和100%的测试准确率.此外，STM和PC被计算为分别为~ 5.5比特和~ 5.3比特，这表明所提出的声驱动纳米磁体振荡器阵列非常适合于物理储层计算应用。最后，使用高频（4GHz，波长约1微米）SAW的能力使器件可扩展到小尺寸，而在较低频率（100 MHz）调制包络的能力增加了对不同信号进行编码的灵活性，超出了这里展示的正弦波和方波。
2022-04-09 cond-mat.mes-hall
Comparison of measured and simulated spin-wave mode spectra of magnetic nanostructures
出于纳米磁体中磁化动力学对于磁性器件和传感器的开发和优化的重要性，我们测量并建模了图案化椭圆形纳米磁体中的自旋波谱。利用外差磁光微波显微镜测量了由电子束光刻法制备的具有200 nm或100 nm标称短轴的多个Ni80Fe20纳米磁体的铁磁共振谱。扫描电子显微镜图像拍摄的相同的纳米磁体被用来定义微磁模拟元件的形状。测量的光谱显示名义上相同的纳米磁体之间的显着差异，这只能部分归因于图案化过程中不受控制的形状变化，作为证据的测量和模拟的光谱之间的有限的协议。通过在模拟中的纳米磁体的边缘处包括降低的磁化和交换的区域，改善了测量和模拟之间的一致性。我们的研究结果表明，减少个别磁性随机存取存储器元件之间的形状变化可以潜在地提高其性能。然而，基于自旋波光谱的分析和建模的纳米磁体中的材料参数的明确确定仍然是有问题的。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic vortex echoes: application to the study of arrays of magnetic nanostructures
我们建议使用纳米磁体中涡旋核的旋向运动来产生磁回波，类似于NMR中的自旋回波。当纳米磁体阵列，例如，纳米盘，用平面内（xy）场磁化，并且在时间τ之后，场脉冲反转芯磁化;回波是t=2τ处的M_{xy}中的峰值。它的弛豫时间取决于非均匀性，纳米点之间的相互作用和吉尔伯特阻尼常数α。通过微磁学仿真验证了其可行性。为了说明回波的应用，我们已经确定了不均匀性，并测量了由距离d分开的纳米盘阵列中的磁相互作用，找到了d^{-n}依赖性，其中n \approx 4。
2012-01-17 cond-mat.mes-hall
Mode- and size-dependent Landau-Lifshitz damping in magnetic nanostructures: Evidence for non-local damping
我们证明了纳米磁体的尺寸和特定的自旋波模式，可以解释层内横向自旋泵理论的有效阻尼的强烈依赖性。有效的Landau-Lifshitz阻尼是在小至100 nm的单个隔离纳米磁体中光学测量的。测量是通过使用一种新的外差磁光微波显微镜前所未有的灵敏度。实验数据揭示了多个驻波自旋波模式，我们确定通过使用微磁建模具有本地化或离域字符，一般描述为结束和中心模式。这两种模式的阻尼参数取决于纳米磁体的尺寸以及被激发的特定自旋波模式，其值相对于延伸膜的测量值提高了多达40%。与基于光刻引起的边缘损伤的特设考虑的预期相反，端模的阻尼随着纳米磁体的尺寸减小而减小。的数据与理论一致的阻尼所造成的层内横向自旋电流的流动驱动的磁化曲率。这些结果对纳米级自旋电子器件如自旋扭矩转移磁性随机存取存储器的性能具有重要意义。
2013-03-14 cond-mat.mes-hall
Topological phase transitions and Berry-phase hysteresis in exchange-coupled nanomagnets
磁性材料中的拓扑相位对霍尔效应产生了量子化的贡献，称为拓扑霍尔效应，这通常是由skyrmion引起的，每个skyrmion都会产生一个磁通量量子h/e。控制和理解纳米结构材料中的拓扑性质是基础科学和技术应用，特别是自旋电子学中的巨大兴趣的主题。本文对平均粒径为13.7 nm的交换耦合钴纳米粒子的电子输运性质和自旋结构进行了实验和理论研究。磁性和霍尔效应测量识别交换耦合的钴纳米颗粒中的拓扑相变，并用于发现拓扑霍尔效应中的一种定性的新型滞后，即贝里相位滞后。微磁学模拟揭示了拓扑霍尔效应的起源，即手征畴，畴壁手征由整数Skyrmion数量化。这些自旋结构不同于B20晶体和多层薄膜中由于DzyaloshinskiiiMoriya相互作用而形成的Skyrmions，也不同于交换耦合钴纳米颗粒中由于协同磁化反转而形成的Skyrmions。一个分析模型的发展，以解释基本的物理贝里相位滞后，这是惊人的不同，从标志性的磁滞，并构成了一个方面的21世纪重塑我们的自然观在物理，化学，数学和材料科学的边界。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall
Switchable Magnetic Frustration in Buckyball Nanoarchitectures
纳米纤维的最新进展使得三维磁性纳米结构成为一个充满活力的研究领域。这包括研究具有可调人工自旋冰特性的互连磁性纳米线的三维阵列。这种结构的突出例子是磁性巴基球纳米结构，它由铁磁纳米线连接在对应于C60分子的顶点位置。这些结构可以被视为从二维到三维自旋冰晶格的过渡研究的原型。尽管巴基球纳米结构对三维纳米磁性具有重要意义，但人们对巴基球纳米结构的微磁性知之甚少。通过有限元微磁学模拟，我们研究了几种亚微米尺寸的磁性巴基球的磁化结构和磁滞特性。类似于普通的人工自旋冰晶格，该阵列可以在各种零场状态下磁化，顶点表现出不同程度的磁阻挫。值得注意的是，与平面几何形状不同，磁阻挫状态可以通过施加外部磁场可逆地产生和溶解。这种容易插入和去除缺陷样的磁荷，使之成为可能的角度选择性的场感应开关的个别纳米线，展示了一个潜在的显着优势的三维纳米磁性相比，平面几何形状。在遵守冰规则和磁阻挫结构之间切换的能力所提供的控制可能是未来应用的一个重要特征，包括利用这些配置的基频差异的磁振子设备。
2021-05-10 cond-mat.mes-hall
Tailoring spin wave channels in a reconfigurable artificial spin ice
人工自旋冰是一种几何排列的相互作用的纳米磁体，在实现可重构磁子晶体方面具有很大的潜力。这种系统允许在纳米尺度上操纵自旋波，并将其用作信息载体。然而，目前实现基于人工自旋冰的磁振子晶体存在两个普遍的障碍：人工自旋冰的磁状态难以重新配置，并且纳米岛之间的静磁相互作用通常很弱，从而防止模式耦合。我们证明，使用微磁建模，耦合弱相互作用的纳米磁体制成的可重构人工自旋冰的几何形状的软磁底层创建一个复杂系统表现出动态耦合模式。这些产生的自旋波通道在底层中定义明确的频率，基于人工自旋冰磁状态，可以重新配置。这些发现为实现可重构磁振子晶体打开了大门，磁振子晶体具有在基于磁振子的逻辑架构中用于数据传输和处理的潜在应用。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall
Spin-Transfer Torque Magnetization Reversal in Uniaxial Nanomagnets with Thermal Noise
我们考虑的一般Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）动力学理论的磁化开关率的薄膜单轴磁体受到自旋扭矩效应和热涨落（热噪声）。在讨论了各种动力学制度的切换现象，我们提出了分析结果的平均切换时间的行为。我们的方法，明确解决的第一个通道时间问题的基础上，允许一个简单的分析热辅助，低自旋扭矩，切换渐近的薄膜磁体。为了验证我们的理论，我们已经开发了一个有效的基于GPU的微磁代码来模拟随机LLG动态到毫秒的时间尺度。我们探讨了自旋电流和单轴各向异性轴之间的几何倾斜对热辅助动力学的影响。我们发现，即使在轴对称的情况下，开关时间可以在功能上描述的形式几乎相同的共线的情况下。我们进一步验证，渐近行为达到相当缓慢，从而量化的交叉制度的热噪声的作用，连接确定性的热辅助磁化反转。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Holographic Vector Field Electron Tomography of Three-Dimensional Nanomagnets
纳米磁体中复杂的3D磁性纹理表现出丰富的物理特性，例如与外部场和电流的动态相互作用，并在当前的技术挑战中发挥越来越大的作用，例如节能存储设备。为了研究这些磁性纳米结构，包括它们对几何形状、组成和结晶度的依赖性，具有纳米空间分辨率的磁场的3D表征是必不可少的。在这里，我们展示了如何全息矢量场电子层析成像可以重建所有三个组成部分的磁感应强度以及静电势的Co/Cu纳米线与亚10\，nm的空间分辨率。我们解决的工作流程，从采集，通过图像对齐全息和断层重建。结合所获得的断层扫描数据与微磁的考虑，我们得到当地的关键磁特性，如磁化电流或交换刚度，并演示如何磁化配置，如涡旋状态的Co盘，取决于小的结构变化的生长纳米线。
2019-10-08 cond-mat.mes-hall physics.data-an physics.ins-det
Stray-field imaging of magnetic vortices with a single diamond spin
尽管在磁成像方面取得了数十年的进展，但以纳米尺度的空间分辨率获得直接的定量信息仍然是一个突出的挑战。最近，出现了一种新的技术，利用金刚石中的单个氮空位（NV）缺陷作为原子大小的磁力计。虽然NV磁测量法在磁成像方面有重大进展，但该技术在应用于现实的磁性纳米结构时的有效性仍有待证明。在这里，我们使用扫描NV磁力计对磁涡旋进行成像，由于涡旋核心的尺寸很小（约10 nm），磁涡旋是纳米磁性中最具标志性的对象之一。我们报告的杂散磁场的三维，矢量和定量测量的涡流发射的铁磁方点，包括检测的涡核。我们发现良好的协议与微磁模拟，无论是规则的涡旋结构和高阶磁化状态。这些实验建立了扫描NV磁强计作为一个实用的和独特的工具，在纳米磁学的基础研究。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall
Patterns and Thresholds of Magnetoelectric Switching in Spin Logic Devices
在寻求发展自旋电子逻辑的过程中，人们发现磁电开关比其他机制具有更低的能量和更短的开关时间。由于在与多铁性（诸如BiFeO3）的界面处的交换偏置而产生的磁电（ME）场非常适合于磁化的180度切换。ME场由BiFeO3中的倾斜磁化方向确定，该倾斜磁化方向可以指向与施加电压的平面成一定角度的方向。通过微磁学模拟确定了开关时间和电磁场阈值与开关角的关系。通过在BFO顶部的纳米磁体侧上形成畴壁并将其传播到磁体的其余部分来发生切换。对于面内磁化，切换发生在很宽的角度范围内，并在ME场的所有幅度高于阈值。对于面外磁化失效，由于从纳米磁体的相对端反射的畴壁而发生（除了ME场的窄范围的角度和幅度）。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall
Artificial out-of-plane Ising antiferromagnet on the kagome lattice with very small further neighbour couplings
尽管它们的简单公式，短程经典反铁磁伊辛模型的挫折晶格引起的奇异相的物质，特别是由于其宏观基态简并。包括手性耦合纳米磁体阵列的人工自旋系统的最新实验提供了与偶极耦合纳米磁体的系统相比最近邻耦合的显著加强。这开辟了一条道路，设计仿真伊辛模型与最近邻耦合的人工自旋系统。在本文中，我们比较了广泛的调查结果与张量网络和蒙特卡罗模拟的最近邻和远邻（$J_1-J_2-J_{3||}$）kagome伊辛反铁磁体与实验自旋自旋相关的kagome晶格的手性耦合纳米磁体。即使从微磁模拟估计的进一步的邻居耦合和最近的邻居耦合之间的比率比偶极耦合的纳米磁体小得多，我们表明，它们仍然发挥重要作用的相关性的选择。
2021-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Chiral switching and dynamic barrier reductions in artificial square ice
集体动力学光刻定义的人工自旋冰提供了深刻的见解新兴的相关性和相变的几何挫折伊辛自旋系统。它们的时间和空间演变经常使用动力学蒙特卡罗模拟来模拟，该模拟依赖于开关势垒的精确知识来获得与实验观察一致的预测结果。然而，在许多情况下，势垒仅来自简化的假设，并且没有考虑纳米磁性开关的完整物理图像。在这里，我们描述了如何通过准相干旋转逆转的纳米磁体的即时磁环境可以诱导顺时针和逆时针开关通道具有不同的势垒能量。这种障碍分裂手性反转通道可以是相当大的，作为字符串方法的微磁模拟显示，是相关的人工自旋冰系统的交换-以及静磁-占主导地位的单位。由于势垒分裂（以及由于非均匀反转而进一步减少），与平均场预测相比，跃迁速率可以指数地增强几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见开关事件的限制下。这导致显著更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的研究结果是不可或缺的重要性，以实现现实的动力学蒙特卡罗模拟新兴的相关性在人工自旋系统，磁振子晶体，或纳米磁逻辑电路的演变。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Spin-torque driven magnetic vortex self-oscillations in perpendicular magnetic fields
我们采用完整的微磁学模拟分析直流电流驱动的自旋阀纳米柱中的涡核在垂直场的自振荡，包括自旋扭矩和自洽计算的整个自旋阀的静磁场的耦合效应。较厚的纳米磁体中的涡旋沿着准椭圆形轨迹移动，该轨迹随着施加的电流而扩展，导致频率的蓝移，而较薄的纳米磁体的磁化由于偏置电流而不均匀。模拟解释了实验的磁阻场磁滞回线，并产生良好的协议与测量的频率与电流的行为，这种自旋扭矩涡旋振荡器。
2010-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Effects of asymmetry in strongly coupled spin vortex pairs
研究了磁不对称性对合成纳米磁体中具有平行芯极化和反平行手征的强耦合自旋涡旋对的影响。这包括涡核长度不对称、偏置场不对称和两个涡核之一的钉扎。我们的实验观察以及分析和微磁建模显示如何磁不对称性可以用来区分磁共振，否则退化的多个稳定状态的涡旋对。这些结果扩展了纳米结构中的自旋涡旋阵列的知识基础，并且应该是有用的，在最近的建议中，编码信息到多个拓扑自旋状态，如单个和多个涡旋核/手性状态。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic resonance in 3D-tilted square artificial spin ices
本文针对三维人工自旋冰这一新前沿，通过半解析动力学方法和微磁模拟研究倾斜方形人工自旋冰的铁磁共振，揭示两种方法的优劣及共振特性随倾斜角可调的规律，助力理解3D ASI动力学。
2024-06-28 cond-mat.mes-hall
Angular Dependent Magnetization Dynamics of Kagome Artificial Spin Ice Incorporating Topological Defects
我们报告角依赖自旋波光谱的可果美人工自旋冰的大阵列互连Ni80Fe20纳米棒。在饱和和无序状态下拍摄的光谱表现出一系列具有特征面内角度依赖性的共振。微磁学模拟使我们能够解释纳米磁体的两步磁化反转的特征共振。动态特性与通过以特定角度施加的磁场引起的拓扑缺陷一致。我们对以前研究的由孤立的纳米棒组成的可果美人工自旋冰进行的模拟显示了自旋波模式的特征差异，我们解释了顶点的存在。
2017-04-30 cond-mat.mes-hall
Collective ferromagnetism of artificial square spin ice
研究了大面积坡莫合金人工正方形自旋冰阵的总磁矩随温度和磁场的变化关系。的温度依赖性和滞后行为是一致的相干磁化反转中预期的Stoner-Wohlfarth模型，具有明显的偏差，由于在小的晶格间距岛间的相互作用。通过微磁学模拟，我们探讨了这种行为，并证明了偏差的结果越来越复杂的磁化反转在小的晶格间距，岛间相互作用引起的，并严重依赖于岛的形状的细节。这些结果建立了新的手段来调整人工自旋冰结构和其他相互作用的纳米磁体系统，如图案化的磁介质的物理特性。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
Pulse-assisted magnetization switching in magnetic nanowires at picosecond and nanosecond timescales with low energy
详细了解磁性纳米材料中的自旋动力学对于开发超快、低能和高密度自旋电子逻辑和存储器是必要的。在这里，我们开发的微磁模型和解析解，阐明增加阻尼和单轴各向异性的磁场脉冲辅助开关时间，能量和场的要求与垂直磁各向异性和钇铁石榴石类自旋输运性质的纳米线的效果。纳米线最初使用外部磁场脉冲（写入）和自弛豫来磁化。接下来，磁矩表现出确定性的开关后，接收2.5 ns长的外部磁脉冲在两个垂直极性。有利的阻尼（α~0.1-0.5）和各向异性能（10^4-10^5 J·m^-3）允许低至皮秒的磁化转换时间。利用自旋进动不稳定性，观察到磁场低于磁化强度的磁化反转。在开关速率、能量成本和所需的外部场之间出现了竞争或纳米磁性三元困境。开发具有优化阻尼和有效各向异性的磁性纳米线可以在室温下将开关势垒降低到3163 kBT。因此，纳米磁体中的脉冲辅助皮秒和低能量开关可以实现超快纳米磁性逻辑和元胞自动机。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Artificial kagome spin ice magnetic phase recognition from the initial magnetization curve
人工自旋冰（ASI）是可设计的相互作用纳米磁体阵列，其跨越与许多自旋晶格模型相关的广泛的磁相。在这里，我们证明了人工戈薇自旋冰的相位可以从其初始磁化曲线确定。作为概念的证明，从系统的不同相的代表性微观状态开始执行这些曲线的微磁模拟。我们表明，曲线的特征在于相特定的功能，以这样一种方式，模式识别算法预测的初始微观状态的相位具有良好的可靠性。这一成就代表了一种新的战略，以确定阶段的ASI，更容易和更容易比磁成像技术通常用于这项任务。
2022-11-03 cond-mat.mes-hall
Spin wave behavior of a novel hopfion-like chiral state in Co/Pt nanodiscs
本文通过微磁模拟在Co/Pt纳米盘中揭示了一种新型类Hopfion手性态，发现其具有非互易自旋波模式，并展示了利用共振自旋波在几纳秒内实现向skyrmion的切换。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall
Evidence of thermodynamics and magnetic monopole plasma formation by photon-magnon interaction in artificial spin ice
本研究通过光子-磁子散射调控人工自旋冰中的磁单极子，实现无外场的热力学操控，并借助解析模型与微磁模拟证实了磁单极子等离子体的形成。
2024-06-25 cond-mat.mes-hall
Synchronization of spin-torque driven nanooscillators for point contacts on a quasi-1D nanowire: Micromagnetic simulations
在本文中，我们提出了详细的数值模拟研究的同步两个自旋力矩纳米振荡器（STNO）在准一维几何形状：磁化振荡诱导在薄的NiFe纳米条纹的自旋极化电流注入通过正方形CoFe纳米磁体在这个条纹的顶部。在一个足够大的面外场，一个传播振荡模式出现在这样的系统。由于在1D系统中不存在几何引起的波衰减，这种模式有望实现STNO之间的长距离同步。事实上，我们的模拟预测，纳米线上的两个STNO的同步是可能的相互接触距离3 mkm（纳米线宽度50 nm）。然而，我们也发现了这个系统的同步行为的几个定性的新功能，这使得在这个几何形状的一个稳定的同步实现一个非常重要的任务。特别地，在纳米接触之间存在最小距离，低于该最小距离不能实现STNO的同步。此外，当第一触点中的电流值保持恒定时，同步振荡的幅度非单调地依赖于第二触点中的电流值。最后，对于通过触点的同一电流值，可能存在多个同步状态（具有不同的频率），具体取决于初始条件。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Torque-Driven Non-uniform Dynamics of an Antivortex Core in Truncated Astroid Shaped Nanomagnets
本研究采用截断星形纳米磁体，通过自旋轨道力矩激发反涡旋核心，实现了高品质因子的GHz振荡，为高频自旋电子器件应用提供了基础。
2025-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance response in square artificial spin ice: roles of geometry in vertex dynamics and magnetic configurations
本文通过微磁学模拟研究方形人工自旋冰中纳米磁体纵横比对铁磁共振和振荡模式的影响，揭示不同顶点能量态具有独特的FMR响应，为利用FMR技术识别ASI能量态提供了新方法。
2024-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Modal frustration and periodicity breaking in artificial spin ice
在这里，一个人工自旋冰（ASI）晶格的介绍，表现出独特的伊辛和非伊辛行为下的特定的场切换协议，因为耦合纳米磁体的单元格中包含。在伊辛制度，磁开关机制，产生一个单或双峰分布的状态依赖于该领域的对齐证明相对于晶格晶胞。此外，通过磁力显微镜和微磁建模的一种方法，用于产生大量的随机分布的能量状态的晶格，包括伊辛和朗道状态，调查。我们表明，分散的能量分布在整个晶格的内在设计的结果，并可以通过控制临界场的入射角进行微调。本手稿探讨了一个复杂的挫折环境以外的16顶点伊辛模型的发展，新的逻辑为基础的技术。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall
Accessing low-energy magnetic microstates in symmetry-broken isolated square artificial spin ice vertices with magnetic field
在人工自旋冰系统中，缺陷和偶极相互作用的相互作用预计将在稳定不同的集体磁态中发挥重要作用。在这项工作中，我们研究了单个缺陷方形人工自旋冰顶点的磁化反转，其中缺陷破坏了系统的四重旋转对称性。通过改变所施加的磁场和顶点的几何轴之间的角度，我们观察到系统的能量景观的变化，导致集体低能磁态的稳定。我们还观察到，通过改变角度，可以访问不同的顶点配置。对不同角度和外场下的微磁学模拟结果与实验数据相吻合。
2020-06-08 cond-mat.mes-hall
External-Field-Free Spin Hall Switching of Perpendicular Magnetic Nanopillar with a Dipole-Coupled Composite Structure
自旋霍尔效应（SHE）引起的垂直磁化反转由于其导致低功率存储器和逻辑器件的潜力而吸引了显著的兴趣。然而，开关需要辅助的面内磁场，这阻碍了其实际应用。在这里，我们介绍了一种新的方法，通过利用从相邻的面内磁性层产生的局部偶极场的垂直纳米磁体的外部场自由自旋霍尔开关。在没有任何外部磁场的情况下，实验证明了在偶极耦合复合堆叠中垂直CoFeB纳米柱的鲁棒开关，与微磁模拟的结果一致。在复合结构的纳米柱器件中获得了约135 Oe的面内补偿场和约45 Oe /107 Acm-2的面外环位移。通过进行微磁模拟，我们证实了复合无外场开关策略也可以适用于10 × 10 nm 2的圆柱。与其他提出的垂直磁化的无外场自旋霍尔开关方法相比，偶极耦合复合结构与广泛的自旋霍尔系统和垂直磁性隧道结兼容，为实际的基于SHE的MRAM和逻辑铺平了道路。应用。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin wave excitation and directional propagation in presence of magnetic charges in square artificial spin ice
人工自旋冰是一类特殊的具有高度形状各向异性的单畴磁性纳米结构的工程化晶格，它被用作研究烧绿石氧化物中自旋冰行为的模型体系之一。纳米磁体通过偶极相互作用相互作用，这导致表现出宏观自旋配置状态的相关磁化动力学。在这里，我们利用底层的磁状态和外部偏置场方向的相互作用进行详细的微磁学模拟研究控制自旋波传播在方形人工自旋冰（sASI）。我们报告说，仔细选择的顶点与当地的磁荷可以有效地指导各向异性自旋波在存在的外场。此外，我们还研究了偶配位顶点的激发态引起的局域电荷以及奇配位顶点的未补偿电荷对自旋波行为的影响。我们的研究表明，在sASI中，由于局域磁荷的起源，自旋波动力学行为没有明显的差异。我们的研究结果的控制和定向自旋波在sASI系统中的传播可能是有用的低功耗为基础的所有磁振子片上器件。
2022-03-19 cond-mat.mes-hall
Defect-sensitive High-frequency Modes in a Three-Dimensional Artificial Magnetic Crystal
本研究通过微磁模拟探究金刚石晶格结构的三维人工磁晶体的高频激发谱，发现狄拉克型磁缺陷会改变其磁振子谱，为高密度磁振子器件应用提供新方向。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall
Simulation and measurement of stray fields for the manipulation of spin-qubits in one- and two-dimensional arrays
本研究通过微磁模拟和扫描SQUID显微镜，发现多晶Co磁体会显著改变量子比特频率并损害门保真度，而Fe微磁体具有更高场梯度和更低磁晶各向异性，更适合用于设计操控二维晶格自旋量子比特的纳米磁体排列。
2024-10-11 cond-mat.mes-hall
Mapping Reversal Pathways and Interaction Fields in Artificial Spin Ice
Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文系）
研究通过FORC测量揭示不同几何结构下磁化反转路径的差异，结合微磁模拟揭示局部与集体行为的联系，为设计可重构磁性存储器提供工具。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic response of an artificial square spin ice
利用宽带铁磁共振谱研究了在晶格面内施加磁场的情况下，Ni 80 Fe 20人工正方形自旋冰晶格的磁化动力学.实验观察到的色散显示了丰富的频谱模式对应于不同的磁化状态。这些磁化状态是由交换和偶极个别岛屿之间的相互作用，证实了半解析模型。在低于400 Oe的低场区，发现了模谱的滞后行为，微磁学模拟揭示了所观察到的谱的起源是由于单个纳米磁体的不同磁化状态的初始化。我们的研究结果表明，它可能是可能的，以确定自旋冰状态的共振实验，是第一步走向理解的人工几何挫磁系统在高频制度。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-broken magneto-toroidal artificial spin ices: magnetization states and dynamics
该研究通过微磁模拟和半解析计算，探究了对称性破缺的磁环面人工自旋冰的磁化动力学，发现其可通过磁场重构、能带依赖磁化态，且因动态磁耦合弱导致能带拓扑平庸，为磁振子学应用优化提供依据。
2025-05-17 cond-mat.mes-hall
Artificial Spin Ice: A Tutorial on Design and Control of Geometry, Microstate, Magnon Dynamics & Neuromorphic Computing
该教程介绍人工自旋冰的基础理论、设计制备、测量控制技术及神经形态计算应用，为新研究者提供相关领域的系统基础知识。
2025-04-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of long range dipolar interactions in artificial square ice
分析磁场退磁的人工方冰的磁结构因子，观察到与预测方冰模型的定性偏差。结合微磁学和蒙特卡罗模拟，我们证明，这些偏差信号之间的相互作用的存在下，纳米磁体，超出最近的邻居。包括进一步的邻居，偶极耦合在方形冰模型中，我们发现，前七个或八个耦合强度需要半定量地再现实验测量的磁结构因子的主要特征。一个替代的，更现实的数值模拟方案也提出了在冰的条件是稍微失谐。在这种情况下，以及，在实验中证明的磁结构因子的功能，只有很好地描述时，进一步的邻居耦合考虑。我们的研究结果表明，长程偶极相互作用并没有完全洗出在一个领域退磁人工方形冰，不能被忽略，因为它们影响的磁相关内或附近的冰歧管。
2020-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Nanoscale Dipolar Fields in Artificial Spin Ice Probed by Scanning NV Magnetometry
RPTU University Kaiserslautern-Landau, Department of Physics and State Research Center OPTIMAS（凯泽斯劳滕-兰道工业大学物理系及OPTIMAS州立研究中心）；Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science, Binghamton University（宾汉姆顿大学托马斯·J·沃森工程与应用科学学院）；Department of Physics & Astronomy, University of Delaware（特拉华大学物理与天文学系）
本文利用扫描NV磁强计研究不同晶格常数的人工自旋冰，通过荧光猝灭成像和cODMR结合微磁建模，揭示了晶格常数对偶极耦合场和冰规则违反的影响，为磁振子学与自旋电子学器件设计提供依据。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of coupled vortices in layered magnetic nanodots
自旋动力学计算的模型系统组成的软磁，分层的纳米磁体，其中两个铁磁（F）的圆柱形点，每个磁涡旋基态，由非磁性间隔（N）分开。这使得研究层间静磁相互作用对涡旋动力学的影响成为可能。通过应用涡核位置的运动方程对该系统进行了探索。回复力的计算考虑到静磁相互作用假设一个现实的表面电荷自由自旋分布。对于三层F/N/F点具有相反的手征性和相同的核心极化（最低能量状态），两个本征模式的解析预测和确认通过微磁模拟。一种模式是在亚GHz范围内的亚微米点直径，并对应于准圆形旋转的核心点中心。第二模式在MHz范围内，对应于平均芯位置的小幅度旋转。本征频率强烈依赖于系统的几何参数，表明静磁效应在确定涡旋动力学中起主导作用。
2005-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angle Selective Piezoelectric Strain Controlled Magnetization Switching in Artificial Spin Ice Based Multiferroic System
提出一种含花生形纳米磁体的ASI多铁体系，通过微磁模拟揭示特定角度压电应变脉冲可实现180°低功耗磁化翻转。
2021-08-22 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Laser-Induced Magnetic Relaxation in Artificial Spin Ice Driven by Dipolar Interactions
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, CSIC（马德里材料科学研究所，西班牙国家研究委员会）；Physik funktioneller Materialien, Universität Wien（维也纳大学功能物理研究所）；NEST Research Group, Department of Computer Science, The University of Manchester（曼彻斯特大学计算机学院NEST研究组）
通过飞秒激光诱导超快磁弛豫，实现人工自旋冰中低能态的快速访问，揭示偶极相互作用驱动的集体磁重构机制。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall
Observation and control of collective spin-wave mode-hybridisation in chevron arrays and square, staircase and brickwork artificial spin ices
长期以来，人们一直预测纳米图案人工自旋系统中会出现偶极磁振子-磁振子耦合。然而，这种现象和相关的集体自旋波签名的观察，直到最近才被证明是难以捉摸的或限于低功率的边缘模式，这是难以测量的实验。在这里，我们描述了偶极模式杂交的必要条件，它可能是如何控制的，为什么它没有观察到更早，以及如何强耦合可能发生之间的纳米磁体体模。我们实验研究了四种纳米图案化的人工自旋系统的几何形状：“V形”阵列，“正方形”，“楼梯”和“砖”人工自旋冰。我们观察到显着的动态偶极耦合在所有系统中的相对耦合强度和避免交叉的微磁模拟结果支持的差距。我们展示了可重构模式杂交制度，在每个系统中，通过微观状态控制，并在这样做阐明的基础动力学动态偶极耦合与可重构磁振子的影响。我们证明，通过边缘效应对体模的限制在偶极混合模中发挥着关键作用，并且将纳米岛视为相干旋进的宏观自旋或自旋驻波不足以捕捉实验观察到的耦合现象。最后，我们提出了一个参数空间搜索，详细说明如何耦合强度可以通过纳米制造尺寸和材料性能进行调整。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics of weakly interacting sub-100 nm square artificial spin ices
人造自旋冰（ASI），由纳米级磁性元件的二维阵列组成，提供了一个迷人的机会来观察平衡系统的物理。最初的研究集中在静态，冻结状态，而最近的研究已经访问了不平衡的动态，波动状态。这开辟了令人兴奋的可能性，如观察系统探索他们的能量景观，通过创造准粒子，可能导致ASI磁性，并直接观察非常规的相变。本文用SQUID磁强计测量和分析了热激活ASI系统的磁弛豫。我们已经研究了在纳米磁体热活性的范围内的不同温度下的相互作用强度对磁化动力学的影响，并观察到它们遵循Arkenius型Néel-Brown行为。一个意想不到的平均阻塞温度与相互作用强度的负相关性也被观察到，这是支持蒙特卡罗模拟。的磁化弛豫测量显示更强的耦合纳米元素具有类似的尺寸更快的弛豫。从测量得到的拉伸指数的分析表明1-D链状磁化动力学。这表明纳米元素之间相互作用的性质将ASI的维度从2-D降低到1-D。最后，我们提出了一种方法来量化一个正方形ASI系统的有效相互作用能，并比较它的相互作用能从一个简单的偶极子模型计算，也与微磁模拟计算的静磁能。
2020-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
A voltage-responsive strongly dipolar-coupled macrospin network with emergent dynamics for computing
Shandong University（山东大学）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Kaiserstraße. 12, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；KIT-TUD-Joint Research Laboratory Nanomaterials（KIT-TUD联合纳米材料实验室）；Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学）；Advanced Electron Microscopy Division, Department of Materials and Geosciences, Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学材料与地球科学系先进电子显微镜部）；State Key Lab of Crystal Materials and Institute of Crystal Materials（晶体材料国家重点实验室和晶体材料研究所）；University of Arizona（亚利桑那大学）
本研究提出了一种电压响应的强偶极耦合SmCo5宏观自旋网络，通过电压调控实现涌现动态，用于高效计算和信号分类。
2025-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
