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
Tuning magnetic charge population and mobility in unidirectional array of nanomagnets as a function of lattice parameters
纳米磁体的集合经常被用于在纳米磁逻辑器件的设计中模拟元胞自动机，或者在人工自旋冰系统中模拟磁荷的挫败和出现。在以前的工作中，我们表明纳米磁体的单向排列可以表现为人工自旋冰，具有由第二相邻偶极相互作用引起的挫折，并且由于电荷之间的低弦张力而呈现出良好的磁电荷迁移率。在这里，我们提出了一个实验研究的磁电荷人口和流动性的横向和纵向的纳米磁体之间的距离的函数。我们的研究结果证实了部分的理论预测，在其他地方进行的紧急相互作用模型，可能是有用的纳米磁体逻辑器件的设计，并带来了新的见解最佳设计的磁荷弹道输运在低外部磁场与磁荷迁移率调谐应用在磁性。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar coupling between nanopillar spin valves and magnetic quantum cellular automata arrays
我们实验证明了纳米柱赝自旋阀结构和偶极耦合坡莫合金纳米磁体的线性阵列之间的静磁耦合。使用磁力显微镜，我们研究了自旋阀和阵列的第一个元素之间的相互作用，并提出证据表明，纳米磁体与自旋阀的硬层耦合的两个自旋阀具有明显不同的组合物。我们的研究包括线性阵列内的反铁磁顺序的统计分析，并提供了深入了解这些阵列可以显示的行为范围。这些结果直接关系到磁量子元胞自动机（MQCA）逻辑器件的设计，表明多层器件可以耦合到简单的纳米磁体。重新设计磁阻器件的硬层将使它们作为电子输入操作，这将允许在复杂的电子电路中集成MQCA网络。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall
Chiral asymmetry detected in a 2D array of permalloy square nanomagnets using circularly polarized X ray Resonant Magnetic Scattering
研究了圆偏振X射线共振磁散射（CXRMS）对手征不对称性的敏感性。该研究是在横向尺寸为700 nm的坡莫合金（Py）正方形纳米磁体的2D阵列上进行的，该正方形纳米磁体排列在晶格参数为1000 nm的棋盘格中。先前的X射线磁性圆二色性光电子显微镜（XMCD-PEEM）图像显示，该样品在剩磁和优先在其手性状态的涡旋的形成。沿正方形对角线轴的阵列的磁滞回线指示涡旋之间的不可忽略的和各向异性的相互作用。使用沿正方形磁体的对角轴之一的圆偏振光的磁散射的强度在形成涡旋状态的场处在横向于入射平面的方向上强度变得不对称。当所施加的磁场的方向反转时，不对称符号反转。结果是在不平衡手性分布存在下的预期结果。由于电荷散射和磁散射之间的干涉，通过CXRMS观察到这种效应。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall
Simulated annealing with time-varying strain in a dipole-coupled array of magnetostrictive nanomagnets
在具有面内磁各向异性的紧密间隔的椭圆形纳米磁体的二维排列中，其长轴沿着列对齐，短轴沿着行对齐，偶极耦合将使磁排序沿着列为“铁磁性”，沿着行为“反铁磁性”。噪声和其它扰动可以驱动系统离开该基态配置并且将其钉扎在磁化取向将不遵循该模式的亚稳态中。足够大于热能kT的内能垒将阻止系统离开亚稳态并自发地衰减到基态。如果纳米磁体是磁致伸缩的，则这些势垒可以通过用时变应变对纳米磁体进行全局应变而暂时被侵蚀，这将允许系统在应变被移除之后返回到基态。这是一个多体系统相互作用的模拟退火的硬件仿真。在这里，我们通过实验证明了这一功能。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Quantitative Decoding of Interactions in Tunable Nanomagnet Arrays Using First Order Reversal Curves
要充分理解纳米磁体阵列中的相互作用是一个持续的挑战，严重影响其技术接受度。利用一阶反转曲线（FORC）技术对钴纳米椭圆阵列中的相互作用进行了实验、数值和解析研究。平均场分析揭示了产生所有观测到的特征的物理机制：低H $_c$端的非相互作用的FORC脊偏离局部极化率H $_c$轴;高H $_c$端的FORC脊伸展而不偏离H $_c$轴;以及形成与低H $_c$端脊相连的倾斜边缘。从平坦的到高斯的曲率分布的变化产生了一个负的特征，弯曲了脊，并加宽了边缘。最后，最近邻相互作用段的FORC-ridge。这些结果表明，FORC方法提供了一个全面的框架，定性和定量解码纳米磁体阵列中的相互作用。
2014-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of the size of the system, aspect ratio and impurities concentration on the dynamic of emergent magnetic monopoles in artificial spin ice systems
Facultad de Ingeniería, Universidad Diego Portales（迭戈帕拉莱斯大学工程学院）
本研究通过FCA模型探讨了系统大小、长宽比和杂质浓度对人工自旋冰系统中磁单极子动态的影响。
2012-08-16 cond-mat.mes-hall
All-Optical Excitation and Detection of Picosecond Dynamics of Ordered Arrays of Nanomagnets with Varying Areal Density
我们已经证明了光激发和检测的集体进动动力学耦合Ni80Fe20（坡莫合金）纳米元素的阵列与系统地改变面密度的全光学时间分辨克尔显微镜。我们已经应用这种技术来精确地确定这些阵列中的三个不同的集体制度。在非常高的面密度，一个单一的统一的集体模式被观察到的组成元素的边缘模式被抑制。在中间的面密度，三个不均匀的集体模式出现，并在非常低的面密度，我们观察到非集体动力学和只有中心和边缘模式的组成元素出现。
2011-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparing artificial frustrated magnets: tuning symmetry in nanomagnet arrays
我们研究了几何形状对静磁阻挫单畴纳米磁体阵列的影响。我们研究正方形和六边形的晶格阵列，以及砖砌几何相结合的正方形晶格的各向异性和六边形晶格的拓扑结构。我们发现，更高度沮丧的六边形晶格允许最彻底的静磁能最小化，和成对的时刻之间的相关性定性不同的六边形和砖砌晶格，虽然他们共享相同的晶格拓扑结构。结果表明，在阻挫相互作用的调节中，局部相互作用的对称性比整体晶格拓扑结构更重要。
2010-03-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reservoir computing with dipole-coupled nanomagnets
基于偶极耦合纳米磁体的储备池计算的可行性使用微磁模拟被证明。储层由2x 10纳米磁体阵列组成。纳米磁体的静态磁化方向被用作储层状态。为了更新这些状态，我们根据单个位顺序信号改变一个纳米磁体的磁化强度。我们还使用电压诱导的磁各向异性变化来改变其他纳米磁体的单轴各向异性，以增强信息流、存储和线性/非线性计算。执行具有AND、OR和XOR运算的二进制任务以评估磁性阵列储层的性能。发现可训练的并行计算输出矩阵可以执行AND、OR和XOR运算，输入延迟高达3位。
2019-02-14 cond-mat.mes-hall cs.ET
Selective and Fast Plasmon-Assisted Photo-Heating of Nanomagnets; A New Route for Opto-Activated Nanomagnetic Logic and Artificial Spin Systems
模拟Ising巨自旋的纳米磁性岛的热弛豫对于研究几何受挫的人工自旋系统和低能纳米磁性计算是不可或缺的。然而，目前使用的基于与热储层接触的加热方案缺乏在技术应用中实施所需的速度和空间选择性。应用一种混合的方法，通过将等离子体纳米加热器与磁性元件相结合，在这项工作中，我们建立了非接触式光学装置的纳米磁性阵列中的局部温度的鲁棒性和可靠性控制。等离子体辅助的光加热允许温度升高高达几百开尔文，这导致热激活的磁矩反转和磁矫顽场的显著降低。此外，细长等离子体激元元件的偏振相关吸收截面使得能够在亚纳秒时间尺度上进行亚晶格特定加热。使用光学自由度，即焦点位置，偏振，功率和脉冲长度，纳米磁体的热等离子体激元加热提供了其本身用于功能磁性超材料的灵活，快速，空间选择性和元素选择性热化。
2019-02-11 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic resonance of a two-dimensional array of nanomagnets: Effects of surface anisotropy and dipolar interactions
我们开发了一种分析方法来研究FMR频率偏移由于偶极相互作用和表面效应在二维阵列的纳米磁体与（有效）单轴各向异性沿磁场。为此，我们建立了一个一般的形式主义的基础上的微扰理论，适用于稀释组件，但超越了点偶极子近似，因为它考虑到的纳米元素的大小和形状，除了他们的分离和空间排列。由于纳米元件的形状和尺寸的频率偏移的贡献已经获得在他们的纵横比，他们的分离和晶格几何形状。我们还改变了阵列本身的大小，并将结果与半分析模型进行了比较，并达成了一致，随着阵列大小的增加而改善。我们发现，由于偶极相互作用的铁磁共振的红移减小较小的阵列。表面效应可以引起FMR频率的蓝移或红移，这取决于纳米元件本身的晶体和磁性。特别地，纳米元件组件的一些配置可以导致表面效应和偶极相互作用之间的完全补偿。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
External Control over Magnon-Magnon Coupling in a Two-Dimensional Array of Square Shaped Nanomagnets
本研究通过外部磁场和微波功率调控二维坡莫合金方形纳米磁体阵列中的磁子-磁子耦合，观察到反交叉行为，为可调磁子器件和量子信息处理提供新途径。
2024-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Characterizing nanomagnetic arrays using restricted Boltzmann machines
本文利用受限玻尔兹曼机学习方形与风车形人工自旋冰在不同温度下的自旋构型分布，实现热力学量重现、样本快速生成及含缺陷几何结构识别。
2024-12-06 cond-mat.mes-hall
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
Non-universality of artificial frustrated spin systems
利用磁力显微镜和蒙特卡罗模拟研究了具有面外磁化的纳米磁体人工Kagome阵列中的磁阻挫效应。实验和理论结果进行比较，人工戈薇自旋冰，其中的纳米磁体具有面内磁化。与最近报道的相比，我们证明了纳米磁体之间的长程（即超越最近邻）偶极相互作用在描述使用场协议对阵列消磁后观察到的磁配置时不能被忽略。因此，在这两个人工受抑自旋系统的行为中，任何普遍性都有明显的限制。我们提供的参数来解释为什么这两个系统显示惊人的相似之处，在第一眼的发展成对自旋相关性。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall
Magnetic ordering in out-of-plane artificial spin systems based on the Archimedean lattices
本文研究了基于阿基米德晶格的面外人工自旋系统的磁有序，通过实验与蒙特卡洛模拟对比赋予有效温度，并将晶格分为三类，揭示了长程相互作用对磁有序的重要性。
2025-03-11 cond-mat.mes-hall
Design and Characterization of a Field-Switchable Nanomagnetic Atom Mirror
我们提出了一种可切换的纳米磁性原子镜的设计，该原子镜由限制在Ni80Fe20平面纳米线内的180°畴壁阵列形成。一个简单的分析模型，该模型允许计算由畴壁阵列产生的磁场。然后，该模型被用来优化纳米线的几何形状，以最大限度地提高原子镜的反射率。然后，我们描述了纳米线阵列的制造和磁光克尔效应磁强计，扫描霍尔探针显微镜和微磁模拟表征其磁行为，演示了畴壁的流动性如何允许原子镜以常规设计不可能的方式被“开”和“关”。最后，我们模拟了87 Rb原子从原子镜表面的反射，表明我们的设计非常适合于研究畴壁和冷原子之间的相互作用。
2010-08-10 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Noise-induced effects in magnetization reversal and chirality control of circular array of single-domained nanomagnets
利用Landau-Lifshits模型，研究了噪声对五个圆形磁性纳米颗粒组成的五边形阵列涡旋态高速重磁化过程的影响。计算了逆时针涡度和顺时针涡度反转的平均转换时间及其标准差。它已被证明，与反转的脉冲具有正弦形状，最佳的脉冲持续时间存在，它最小化的平均开关时间（MST）和标准偏差（SD）。此外，MST和SD都显著依赖于反向磁场与五边形边缘之间的角度，最佳角度大致为10度。此外，它表明，驱动场的角度，持续时间和幅度的优化导致MST和SD显着降低。特别地，对于所考虑的参数，MST可以从60 ns减小到2-3 ns。这种磁性纳米颗粒链可以有效地用作磁阻存储器的元件，并且在300 K的温度下，观察到该元件的稳定操作直到相当小的纳米颗粒尺寸（半径为20 nm）。
2010-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Experimental Realization of the 1D Random Field Ising Model
我们已经测量了磁场感应雪崩在一个正方形的人工自旋冰阵列的相互作用的纳米磁体。从基态有序配置开始，我们成像后，每个连续的应用程序的增量增加的字段的个人纳米磁体时刻。矩位形演化的统计结果与正则一维随机场伊辛模型的结果吻合得很好。我们提取信息的微观结构的阵列从我们的宏观测量其集体行为，展示了一个过程，可以应用到其他系统表现出雪崩。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall
Perpendicular-anisotropy artificial spin ice with spontaneous ordering: a platform for neuromorphic computing with flexible timescales
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institute（保罗谢费尔研究所）；Ghent University（根特大学）
该研究提出了一种具有垂直磁各向异性的人工自旋冰平台，通过设计能量景观实现了室温下自发有序的二维自旋晶格，为神经形态计算提供了具有灵活时间尺度的新型计算平台。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Image Processing with Dipole-Coupled Nanomagnets: Noise Suppression and Edge Enhancement Detection
基于硬件的图像处理提供了以软件为中心的方法所没有的速度和便利性。在这里，我们从理论上表明，偶极耦合的椭圆形纳米磁体，划定在压电基板上的二维周期性阵列，可以作为一个特定的图像处理功能的动力学系统。每个纳米磁体都有两个稳定的磁化状态，用于编码像素颜色（黑色或白色）。首先将包含黑白像素的图像转换为电压状态，然后映射到具有磁隧道结（MTJ）的纳米磁体阵列的磁化状态。稍后采用相同的MTJ来读出经处理的像素颜色。纳米磁体之间的偶极相互作用实现了特定的图像处理任务，例如降噪和边缘增强检测。这些功能是通过在压电衬底上施加电压降向纳米磁体施加全局应变来触发的。包含任意数量的黑白像素的图像可以在几纳秒内以非常低的能源成本进行处理。
2016-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cs.SY
Field-tunable interactions and frustration in underlayer-mediated artificial spin ice
人工自旋冰系统通过控制纳米磁体矩之间的相互作用，为一系列模型磁系统打开了实验窗口。这种控制先前已经通过改变纳米磁体的尺寸和它们的放置的几何形状来实现。在这里，我们证明了人工自旋冰的相互作用可以进一步控制，包括下面的时刻的软铁磁底层。这样的基底在磁化时也破坏了阵列中的对称性，从而向相关性引入了方向分量。利用空间分辨磁光克尔效应显微镜对退磁后的基态进行成像，发现退磁态的相关性依赖于底层磁化方向。此外，最近邻和次最近邻的相对相互作用强度随阵列几何形状而显著变化。我们利用这一功能，诱导挫折在一个固有的未受挫的正方形晶格几何形状，展示了新的可能性，在二维纳米磁性系统的有效几何形状。
2021-03-31 cond-mat.mes-hall
Pinning of thermal excitations at defects in artificial spin-ice dipolar arrays: A theoretical investigation
在这个理论研究中，我们解决了正方形晶格偶极阵列中的缺陷对热激发的影响。从最近的实验中采用的纳米磁体的几何形状[A. Farhan \textit{et al.}，《自然物理学》\textbf{9}（2013）375]，允许在室温下热活化。事实证明，激发可以有效地钉扎在缺陷。此外，可以产生连接一对缺陷的纳米磁体的铁磁串;它们的长度与缺陷的距离和磁基态配置的拓扑结构密切相关。我们讨论了各种类型的缺陷，所有这些都可以通过微结构技术产生。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of dipolar interactions on the magnetization of a cubic array of nanomagnets
我们研究了分子间偶极相互作用对5X 5X 4 =100个纳米磁体的立方3D系综的影响，每个纳米磁体具有自旋$S = 5$。我们采用Landau-Lifshitz-Gilbert方程来求解阻尼常数$α$、感应扫描速率、晶格常数$a$、温度$T$和磁各向异性场$H_A$的几个值的磁化$M(B)$曲线。我们发现，$α$越小，产生滞后所需的最大感应就越强。磁滞回线的形状也取决于阻尼常数。我们进一步发现，该系统的磁化和退磁在降低磁场强度与降低扫描速率，导致在较小的磁滞回线。$a$在实际值（1.5 nm - 2.5 nm）内的变化表明偶极相互作用通过控制弛豫过程在磁滞中起重要作用。的$T$依赖性的$α$和$M$提出和讨论方面最近的实验数据纳米磁体。$H_A$增强了平行于各向异性轴的外场的磁滞回线的大小，但减小了垂直外场的磁滞回线的大小。最后，我们再现并测试了二维系统的$M(B)$曲线[M. Kayali和W. Saslow，Phys. Rev. B { \bf 70}，174404（2004）]。我们发现，它的滞回行为仅弱依赖于形状各向异性场和扫描速率，但依赖于偶极相互作用的敏感性。虽然在3D系统中，偶极-偶极相互作用通常会减小磁滞，但在2D系统中，它们会强烈增强磁滞。对于具有${\bm B}||(\hat{\bm x}+\hat{\bm y})$的正方形2D和矩形3D晶格，偶极-偶极相互作用…
2005-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Magnetic topological lithography: Gateway to the artificial spin ice manifold
纳米磁性阵列广泛应用于数据存储和处理。由于目前的技术接近尺寸和热稳定性的基本限制，从阵列中提取额外的功能对于推进技术进步至关重要。利用密集阵列中增强的磁相互作用的一种设计是几何上受抑的超材料“人造自旋冰”（ASI）。挫折系统提供了巨大的未开发的潜力，从其独特的微观景观，提出了有趣的机会，从可重构逻辑磁振子设备或硬件神经网络。然而，在这样的系统的进展是无法访问超过一小部分的总微观状态空间。在这里，我们提出了一个强大的表面探针光刻技术，磁拓扑光刻，提供访问所有可能的微观状态在ASI和相关的纳米磁性阵列。我们证明了两个以前难以捉摸的状态的创建;自旋晶体基态的偶极戈薇ASI和高能量，低熵的“链”状态表现出负的有效温度。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall
Spin-enhanced magnetocaloric effect in molecular nanomagnets
一个异常大的磁热效应的温度低于10 K的区域被发现的Fe 14分子纳米磁体。这在很大程度上是由于其极大的自旋S基态结合了由低位激发S态的存在而产生的过量熵。我们还发现，由于Fe 14团簇核心的高度对称性，导致团簇磁各向异性较小，使得在T_N=1.87 K以下能够出现长程反铁磁有序。
2005-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau Zener method to study quantum phase interference of Fe8 molecular nanomagnets
我们提出了详细的实验方法的基础上的朗道齐纳模型，允许测量非常小的隧道分裂$Δ$在分子团簇Fe 8。测量是用微型SQUID阵列进行的。观测到的振荡的三角洲作为沿硬各向异性轴施加的磁场的函数解释的拓扑量子干涉的两个隧道路径的相反绕组。M = -S和（S-n）之间的跃迁，其中n为偶数或奇数，揭示了奇偶性（对称性）效应，这类似于半整数自旋预测的隧穿抑制。这一观测结果是磁系统中量子自旋相位（Berry相位）拓扑部分的第一个直接证据。分子间偶极相互作用对测量的隧道分裂$Δ$的影响。
1999-12-07 cond-mat.mes-hall
Unravelling the Spin Dynamics of Molecular Nanomagnets with Four-Dimensional Inelastic Neutron Scattering
分子纳米磁体吸引了科学界的注意，因为其磁性行为背后的丰富物理学使其成为量子力学基本概念的理想试验台。复杂的实验和有针对性的研究活动也揭示了它们在若干技术应用方面的潜力。非弹性中子散射是研究这些系统性质的一种强大而广泛使用的技术。新一代谱仪配备了位置敏感探测器阵列，能够在倒易空间的大部分中有效地测量中子截面作为能量和动量转移矢量Q的三个分量的函数。利用这些能力，连同足够大的单晶样品的MNM的可用性，现在有可能获得前所未有的洞察这些分子团簇的相干自旋动力学。这是见证了几个最近的结果，我们在这次审查。通过使用基准系统Cr $_8$，它已被证明，丰富的四维非弹性中子散射技术，使动力学关联函数直接从数据中提取。该技术也被应用于典型的单分子磁体Mn $_{12}$，以明确地描述其自旋哈密顿量以及描绘（Cr $_7$ Ni）$_2$中分子量子比特之间的纠缠。
2021-01-17 cond-mat.mes-hall
Magnetization Dynamics of Nanoscale Magnetic Materials: A Perspective
纳米磁体构成了一系列小型化节能设备的基石，包括数据存储、存储器、波基计算、传感器和生物医学设备。它们还提供了一系列奇特的现象和严峻的挑战。介绍了单纳米磁体和一维和二维纳米结构阵列的磁化动力学研究进展，这些纳米结构阵列的形式包括点、反点、纳米颗粒、二元和双组分结构以及图案化多层膜。介绍了人工自旋冰、三维纳米磁体等非常规新结构以及畴壁、涡旋和skyrmions等自旋织构的研究进展。此外，在磁性纳米结构的磁化动力学的各种各样的新课题正在迅速出现。综述了纳米结构快速动力学的时空成像、自旋织构动力学、人工自旋冰等不断发展的课题。此外，还介绍了当代和新出现的磁性结构的动力学，如具有复杂基和对称性的纳米磁体阵列、磁子准晶、分形、缺陷结构、新型三维结构等。各种自旋-轨道耦合效应和随之而来的自旋织构以及由磁振子-光子、磁振子-声子和磁振子-磁振子耦合组成的量子混合系统，反铁磁纳米结构正在迅速发展，并有望在未来几年主导这一研究领域。最后，相关的主题，如章动动力学和纳米磁体天线进行了简要讨论。尽管取得了很大的进展，但迄今为止，只有一小部分纳米磁性及其辅助主题得到了探索，并且设想在未来几代人中在这个不断增长的研究领域中做出巨大努力。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering Relaxation Pathways in Building Blocks of Artificial Spin Ice for Computation
纳米磁逻辑，它利用偶极耦合的单域纳米磁体的阵列进行计算，有望作为一种低功耗的替代传统的CMOS计算。除了将纳米磁体用于布尔逻辑之外，纳米磁体还可以用于非确定性计算方案，例如图像中的边缘检测和解决旅行商问题。在这里，我们展示了基于人工自旋冰的热活性纳米磁体的安排的确定性和概率计算的潜力。这是通过遵循特定热弛豫路径的工程结构来实现的，该热弛豫路径由从初始场设置状态到最终低能量输出状态的磁矩的一系列重新取向组成。此外，我们证明，它是可能的，以调整达到一个特定的最终低能量状态的概率，因此，一个给定的输出的可能性，通过修改intermagnet距离。最后，我们通过实验证明了一个方案，连接几个计算构建块进行复杂的计算。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Optical probing of magnons and phonons in Ni80Fe20 nanodot arrays
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）；University of Gothenburg（哥德堡大学）；Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）；Shiv Nadar Institution of Eminence (Delhi NCR)（希夫纳达尔卓越机构（德里NCR））
研究通过光学探测Ni80Fe20纳米点阵列中磁子和声子的相互作用，揭示了磁弹性效应在设计高效磁声设备中的作用。
2026-01-15 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
Reversal of nanomagnets by propagating magnons in ferrimagnetic yttrium iron garnet enabling nonvolatile magnon memory
本文提出利用钇铁石榴石自旋波总线中传播的磁振子，在纳瓦级功率下反转铁磁纳米条带阵列，实现角动量流的非易失性存储，为突破冯·诺依曼瓶颈的磁振子内存计算奠定基础。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Extensive degeneracy, Coulomb phase and magnetic monopoles in an artificial realization of the square ice model
人工自旋冰系统已被引入作为一种可能的手段，调查挫折的影响，在一个良好的控制方式，通过制造相互作用的磁性纳米结构的光刻图案化的二维排列。这种方法提供了直接在真实空间中可视化非常规物质状态的机会，并引发了纳米磁学，统计热力学和凝聚态物理之间的前沿研究。尽管在过去的十年里，人们做出了巨大的努力来提供著名的方形冰模型的人工实现，但没有基于纳米磁体阵列的简单几何形状成功地捕获了相应模型的宏观简并基态流形。相反，在迄今为止报道的所有工作中，纳米磁体的正方形晶格的特征在于由具有交替手性的局部磁通闭合配置组成的磁有序的基态。在这里，我们从实验和理论上证明，如果人工正方形格子设计得当，可以观察到正方形冰模型的所有特性。我们的自旋配置图像后，我们的阵列消磁揭示了明确的签名的代数自旋液体状态的特征在于存在的相关的磁结构因子的夹点。局部激发，即磁单极子的经典类似物，被发现可以自由地在大规模简并的无发散真空中演化。因此，我们提供了第一个芯片实验室平台，允许调查集体现象，包括库仑相和冰状物理。
2016-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Reconfigurable Spin-Wave Properties in Two-Dimensional Magnonic Crystals Formed of Diamond and Triangular Shaped Nanomagnets
本研究通过宽带铁磁共振光谱对比菱形与三角形二维纳米磁点结构的可重构自旋波特性，揭示了形状、偏置场参数及反演对称性对自旋波动力学的关键影响，为磁振子器件的结构设计与参数调控提供了实验依据。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Toroidic phase transitions in a direct-kagome artificial spin ice
本文设计了一种直接-kagome人工自旋冰纳米磁体阵列，利用磁力显微镜和蒙特卡洛模拟揭示了铁环形性与顺环形性之间的相变及向非环形顺磁相的过渡，为研究天然材料中难以实现的环形磁态和相变提供了模型系统。
2024-04-30 cond-mat.mes-hall
Dipolar ordering in Fe8?
我们表明，与流行的单分子图像相反，分子纳米磁体的低温物理必须由多体偶极相互作用引起的长程磁有序决定。这里进行的计算，使用埃瓦尔德的总和，建议铁磁基态的居里温度约为130 mK。这种状态的能量非常接近反铁磁状态和冻结自旋链的能量。后者由于其高熵而可以在有限温度下实现。
2001-01-18 cond-mat.mes-hall
Imaging the stochastic microstructure and dynamic development of correlations in perpendicular artificial spin ice
我们使用空间分辨的磁光克尔显微镜跟踪完整的微观状态阵列的垂直各向异性纳米磁体在磁滞循环。这些测量使我们能够解开最近邻相互作用，无序和随机性对磁化切换的相互交织的影响。我们发现最近邻关联依赖于相互作用强度和无序度。我们还发现，虽然滞后切换的全局特性是可重复的，精确的微观采样是随机的，与nonminally相同的运行之间变化的个别岛屿的行为。
2019-04-16 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
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
Effective Temperature in an Interacting, Externally Driven, Vertex System: Theory and Experiment on Artificial Spin Ice
相互作用的单畴纳米磁体的受抑阵列为统计力学提供了重要的模型系统，因为它们紧密地映射到充分研究的顶点模型上，并且适合于直接成像和定制工程。虽然这些系统是明显的无热，我们证明，六角和正方形晶格的统计特性可以描述的阵列的静磁能的基础上的有效温度。这个温度具有预测力的时刻配置，是密切相关的时刻是如何驱动的振荡外部场。
2010-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Five-stage ordering to a topological-defect-mediated ground state in a buckyball artificial spin ice
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
研究通过数值模拟揭示了有限三维自旋晶格（buckyball 人工自旋冰）的低温磁行为，发现其复杂的热力学特性及拓扑缺陷介导的基态结构。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall
Cooling of electrons via superconducting tunnel junctions and their arrays exhibiting nodal lines
Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）
研究利用具有π相位差的超导隧道结及其阵列冷却电子的过程，其中节线导致态密度发散或增大，从而通过高熵电子流从电子浴中移除热量。
2026-08-04 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
Spin Hall Nano-Antenna
本研究提出自旋霍尔纳米天线（SHNA），利用自旋霍尔效应驱动磁致伸缩纳米磁体磁化振荡，实现兼具电磁/声学辐射的双功能天线，且其辐射具有频率相关的方向性。
2024-08-15 cond-mat.mes-hall cs.SY eess.SY
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
Long-range order in arrays of composite and monolithic magneto-toroidal moments
本研究通过两种纳米磁体阵列结构，利用计算和微磁模拟及磁力显微镜，揭示了自发磁环有序（铁环性）的形成条件与畴壁态，为介观磁性阵列设计提供新途径。
2022-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-Induced Magnetic Monopole Plasma in Artificial Spin Ice
人工自旋冰（ASIs）是光刻定义的纳米磁体的相互作用阵列，其中可以有意地设计新颖的受抑磁相。对ASI中基本激发的一个关键描述是磁单极子--携带有效磁荷的移动准粒子。在这里，我们表明，原型方形ASI晶格可以主机，在其磁相图的特定区域，高密度的移动磁单极等离子体状制度。通过被动地“听”自发的热噪声在热平衡，我们揭示了它们的内在动力学，并表明，热动力学是最小的相关性（即最扩散）在等离子体阶段。这些结果打开了大门，按需的磁共振制度，具有现场可调的密度和动态特性，从而提供了一个新的范例，探测合成物质中的有效磁荷的物理。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall
