Naked-eye visualization of geometric frustration effects in macroscopic spin ices
我们研究由宏观偶极子（磁棒的大小约为几厘米）沿每个方向的晶格间距a和b分开的平面矩形阵列。这种宏观人工自旋冰（MASI）系统的物理行为被证明同意更好地与理论预测比他们的微米或纳米尺度的同行，使MASI“几乎理想的原型”容易肉眼可视化的几何挫折效应。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Emergent Magnetic Monopole in Artificial Polariton Spin Ice
Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高级研究中心）；Westlake University（西湖大学）；St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）
本文提出了一种驱动耗散极子实现的人工极子冰，通过环形极化作用实现Ising自由度，并通过辅助损耗顶点模式动态约束冰规则。极化翻转生成单极子-反单极子缺陷，其动态可被极化分辨实空间成像重构。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall
Theory of magnetotransport in artificial kagome spin ice
具有特殊几何形状的磁性纳米阵列表现出与自旋冰材料相似的非平凡集体行为。在这里，我们提出了一个新的电路模型来描述复杂的磁输运现象，在人工kagome自旋冰。在这幅图中，系统可以被看作是一个由位于蜂窝阵列顶点的电压源驱动的电阻网络。这些源的不同端子之间的差分电压与支配局部磁化排序的冰规则有关。电路模型涉及的横向霍尔电压的戈薇冰的潜在的自旋相关性。将磁性纳米阵列视为超材料，我们提出了一个将霍尔电阻与系统磁化分量联系起来的介观本构方程。我们进一步表明，霍尔信号显着增强时，戈薇冰经历磁荷有序过渡。我们的分析可以很容易地推广到其他晶格几何形状，提供了一个定量的方法设计的磁阻器件的基础上人工自旋冰。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall
Dynamic dependence to domain wall propagation through artificial spin ice
在纳米结构的人工可果美自旋冰结构中研究了畴壁传播动力学。带状线电路已被用来提供人工自旋冰结构内的局部脉冲磁场。这通过电辅助畴壁成核事件提供了对系统的控制。同步的脉冲场与额外的全球磁场和使用的聚焦磁光克尔效应磁力计允许我们的实验，以探测通过扩展ASI结构的畴壁过境。我们发现，传播距离取决于驱动场揭示了其本征形核场以下的畴壁的场驱动特性。
2016-08-23 cond-mat.mes-hall
FePd$_{3}$ as a material for thermally active artificial spin ice
我们介绍FePd $_{3}$作为一种新的材料，用于研究热活性人工自旋冰（ASI）系统，并使用它来调查双方的广场和戈薇冰的几何形状。我们很容易实现完美的基态有序的正方形晶格，并证明了最高程度的kagome晶格中的电荷有序。我们发现，在kagome系统较小的晶格常数一般产生较大的领域的电荷秩序。蒙特卡罗模拟显示出很好的协议与我们的数据时，少量的混乱是包括在模拟中。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall
Understanding Thermal Annealing of Artificial Spin Ice
我们对人工自旋冰中磁矩组态的热退火进行了详细的研究。坡莫合金（Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）人工自旋冰样品在原型方形冰几何形状中被检查，研究退火作为岛厚度、岛形状以及退火温度和持续时间的函数。我们还测量了居里温度作为膜厚度的函数，发现厚度有很强的影响居里温度的制度相关的人工自旋冰系统的动力学的许多研究。增加岛时刻之间的相互作用能和减少翻转岛时刻的能垒允许系统更接近退火时时刻的集体低能态，这为理解这些重要模型系统中的热化过程提供了新的渠道。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall
Efficient demagnetization protocol for the artificial triangular spin ice
在这项工作中，我们研究退磁协议的人工自旋冰在三角形的几何形状。我们的研究结果表明，一个简单的类电子的过程是非常有效的驱动系统的基态，即使在系统中的一个相对较强的无序，证实了以前的预期。此外，磁化状态和基态之间的过渡被观察到介导的行为像磁单极子伪粒子的顶点的创建和传播。这是一个重要的一步，对更详细的实验研究在人工自旋冰系统中的类冰激发。
2013-10-14 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
Spin-wave dynamics and symmetry breaking in an artificial spin ice
人工自旋冰是相互作用的纳米磁体的周期性排列，成功地用于研究几何挫折存在下的涌现现象。最近，已经表明人工自旋冰可以用作创建功能材料（如磁振子晶体）的构建块，并支持大量可编程磁态。我们研究了由于局部破缺的结构反转对称性而表现出各向异性静磁相互作用的系统中的磁化动力学。我们发现了丰富的自旋波谱，并研究了它在外部磁场中的演化。我们确定个别模式的演变，从积木到更大的阵列，突出对称性破缺在定义模式配置文件中的作用。此外，我们表明，模式谱表现出在系统中的长程相互作用的签名。这些结果有助于理解自旋冰的磁化动力学超越了戈薇和正方形冰的几何形状，并为实现可重构磁振子晶体的自旋冰的基础上。
2021-02-02 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
Perpendicular Magnetization and Generic Realization of the Ising Model in Artificial Spin Ice
我们研究了垂直于平面磁化的静磁相互作用单畴铁磁岛的阻挫可果美阵列和非阻挫蜂窝阵列。两个晶格的测量成对自旋相关性可以复制模型的基础上，仅最近邻相关性。戈薇阵列具有与先前研究的由面内力矩组成的“人造自旋冰”系统不同的静磁特性，但具有相同的晶格拓扑结构。这两个系统在矩对相关性的发展方面表现出惊人的相似性，证明了人工自旋冰行为的普遍性，而不依赖于特定物质系统的具体实现。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall
Spectral analysis of topological defects in an artificial spin-ice lattice
适当图案化和布置的磁性元件的阵列可以显示在磁化中具有拓扑缺陷的人造自旋冰结构，诸如狄拉克单极子和狄拉克弦。这些缺陷对自旋冰晶格的准静态和平衡行为有很大的影响。在这里，我们研究了本征模动力学的这种缺陷在一个正方形晶格组成的体育场一样的薄膜元素使用微磁学模拟。我们发现，拓扑缺陷显示不同的签名模式谱，提供了一种手段，定性和定量分析的单极子和字符串，可以通过实验测量。
2013-03-12 cond-mat.mes-hall
Direct Imaging of Complex Spin Ice Behavior and Ordered Sublattices in Artificial Ferromagnetic Quasicrystals
我们已经成像的坡莫合金薄膜图案化成彭罗斯P2平铺（P2T），使用扫描电子显微镜与极化分析（SEMPA）的磁化纹理。P2T膜段具有近似均匀的双极磁化，类似于人工自旋冰，但具有不对称的顶点协调，其诱导由顶点畴壁中的交换相互作用介导的更复杂的自旋冰行为。包括长程偶极相互作用的数值模拟同意与SEMPA图像的生长P2T，并预测一个铁磁基态的二维P2T晶格的经典伊辛自旋。
2015-01-12 cond-mat.mes-hall
Reconfigurable spin wave band structure of artificial square spin ice
人工正方形自旋冰是由排列在几何阻挫晶格上的磁性元件组成的结构，并且位于二维正方形晶格的位置上，使得在每个顶点处有四个相互作用的磁性元件。使用半解析的方法，我们表明，方自旋冰表现出丰富的自旋波能带结构，是可调的外部磁场和配置的个别元素。内部自由度可以产生平衡态，在边缘处具有弯曲的磁化，导致特征激发;在静磁相互作用的存在下，这些形成类似于半导体中的杂质带的单独带。全尺寸的微磁模拟证实了我们的半分析方法。我们的研究结果表明，人工正方形自旋冰可以被视为可重构和可调的磁振子晶体，可以用作超材料的自旋波为基础的应用在纳米尺度上。
2016-03-05 cond-mat.mes-hall
Spin wave spectral probing of possible microstates in building-block of macroscopically degenerate artificial spin ice
本文通过微磁学模拟研究方形人工自旋冰中强偶极耦合纳米岛的自旋波模式，揭示自旋波模式与微观态的直接关系，并证明单个环型结构足以理解方形人工自旋冰的自旋波行为。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral nature of magnetic monopoles in artificial spin ice
利用数值模拟方法研究了人工可果美自旋冰系统中磁单极子的微磁学性质。我们表明，微磁学带来了额外的复杂性，这些磁单极子的物理本质上是不存在的自旋模型：除了一个细分的经典磁荷，磁单极子在人工戈薇冰手征剩磁。我们的模拟预测，这些单极子的手性可以控制，而不改变其电荷状态。这种手征性破坏了顶点对称性，并在施加的磁场下触发了顶点的定向运动。我们的研究结果还表明，晶格的几何特征的选择可以用来打开和关闭这种手性，从而允许调查的手征和非手性单极子。
2014-01-21 cond-mat.mes-hall
Topologically non-trivial magnon bands in artificial square spin ices subject to Dzyaloshinskii-Moriya interaction
表现出拓扑保护的边缘状态的系统是有趣的，无论是从一个基本的角度来看，以及潜在的应用程序，后者是因为没有反向散射和鲁棒性扰动。期望能够控制和操纵这样的边缘状态。在这里，我们表明，人工方冰可以将这两个功能：一个界面Dzyaloshinksii-Moriya引起拓扑非平凡的磁振子带，和自旋冰的平衡态是可重构的不同配置具有不同的磁振子色散和拓扑结构。拓扑结构被发现发展为奇对称体和边缘磁振子带彼此接近，使建设性的带反转发生在倒易空间。我们的研究结果表明，拓扑保护带支持在正方形自旋冰。
2017-08-25 cond-mat.mes-hall
Collective magnetic dynamics in artificial spin ice probed by AC susceptibility
我们报告的热动力学研究的方形人工自旋冰，探测通过温度和频率依赖的交流磁化率。岛间耦合强度对样品的频率响应有显著的影响。通过对频率和耦合依赖的冻结温度的分析，我们讨论了在Vogel-Fulcher-Tammann定律框架下根据样品微观特征得到的唯象参数。交流磁化率的高灵敏度和鲁棒的信噪比验证了后者作为一个有前途的和简单的实验技术，解决人工自旋冰的情况下的动力学和温度驱动的动力学交叉。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall
Magnetization Dynamics of Topological Defects and the Spin Solid in Kagome Artificial Spin Ice
我们报告了由互连Ni $_{80}$ Fe $_{20}$纳米棒大阵列制成的可果美人造自旋冰（ASI）的宽带自旋波光谱。在饱和和无序状态下拍摄的光谱表现出一系列具有特征磁场依赖性的共振。利用微磁学模拟，我们确定的共振，反映了自旋固体状态和狄拉克字符串的反自旋对。后者的谐振允许通过微波辅助切换在ASI中产生高电荷顶点。我们的研究结果打开了进一步的前景，对ASI的基础研究及其在可重编程磁振子的使用。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Dynamics and hysteresis in square lattice artificial spin-ice
在二维正方形格子上的人工自旋冰模型中考虑了几何挫折下的动力学效应。自旋冰的每个岛都有一个三分量的海森堡式偶极矩，受形状各向异性的影响。该模型具有真实的动力学，包括磁自由度的旋转，超出了伊辛型自旋冰模型。动力学研究使用朗之万方程通过二阶Heun算法求解。热力学性质，如比热不同的耦合。比热的峰值与模型中存在的一种熔融状相变有关。在所施加的磁场中的磁滞被计算为系统能够达到热力学平衡的模型参数。
2013-02-25 cond-mat.mes-hall
Crystallizing Kagome artificial spin ice
人造自旋冰是偶极耦合纳米棒磁体的工程阵列。它们使人们能够从不同的微观状态直接研究迷人的集体现象。然而，在几何阻挫体系中实验获得基态已被证明是困难的，限制了从低能态获得新性质和功能的研究和应用。在这里，我们介绍了一种方便的方法来控制相邻纳米磁体之间的竞争偶极相互作用，使我们能够定制的基态的顶点简并。我们通过调整自旋冰晶格中选定的纳米棒磁体的长度来实现这一点。我们通过在Kagome人工自旋冰中实现多个低能微观态，特别是难以实现的长程有序基态-自旋晶体态，证明了我们方法的有效性。我们的策略可以直接应用于其他人工自旋系统，以实现奇异相位和探索新的涌现集体行为。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall
Magnetic oscillation modes in square lattice artificial spin ice
研究了二维正方晶格上人工自旋冰的小振幅偶极振荡。假设自旋冰中每个细长磁岛的净磁矩具有海森堡动力学性质。每个岛的磁矩被假定为受形状各向异性和偶极相互作用与其最近的邻居。磁动力学在基态之一附近线性化，导致$8\times 8$矩阵被对角化用于磁自旋波模式。解析解被发现，并分类为反对称和对称方面，他们在平面内的动态波动。虽然只包括主导偶极相互作用，但类似的模式可以在实验中观察到。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall
A network model for field and quenched disorder effects in artificial spin ice
我们系统地研究了磁场强度和淬火无序对方形人工自旋冰驱动动力学的影响。我们构建了一个网络表示的组态相空间，其中节点表示的微观配置和节点i和节点j之间的有向链接意味着该字段可能会引起相应的配置之间的过渡。通过这种方式，我们能够定量地描述场和无序如何影响状态的连通性和动力学的可逆性。特别是，我们已经表明，对于最佳场强，所有状态的相当一部分可以使用外部驱动场进行访问，并且这一部分会因无序而增加。我们将讨论这与人工自旋冰的控制和潜在的信息存储应用。
2012-04-11 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
Quantifying ground state degeneracy in planar artificial spin ices: the magnetic structure factor approach
本文利用磁结构因子方法量化矩形人工自旋冰的基态简并性，通过哑铃模型和偶极-偶极相互作用揭示收缩点、残余熵及涌现规范场，比较两种模型的预测。
2023-10-14 cond-mat.mes-hall
On the micromagnetic behavior of dipolar-coupled nanomagnets in defective square artificial spin ice systems
我们在这里报告的结果，微磁模拟的方形人工自旋冰（ASI）系统的缺陷。缺陷是由纳米磁体在顶点处的错位引入的。在这些亏损系统中，我们能够通过施加一个小的外场来稳定涌现的类抛物态。我们观察到系统的偶极能量的变化与不同的失调角。产生出射单极子的场随系统的偶极能量线性变化。我们的研究结果清楚地表明，ASI系统的磁化反转是错综复杂的缺陷和偶极相互作用的相互作用。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Disorder regimes and equivalence of disorder types in artificial spin ice
人工自旋冰的场致动力学部分取决于磁岛之间的相互作用以及每个岛的开关特性。这两种情况中的任何一种的紊乱都会影响对所施加磁场的反应。数值模拟表明，无序的影响主要是由无序的强度相对于岛间的相互作用，而不是由类型的障碍。弱无序和强无序状态是存在的，并且可以用定量的方式来定义。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall
Topological geometric frustration in a cube-surface artificial spin ice
本文提出在三维立方体表面构建人工自旋冰，通过拓扑保护畴壁介导产生区别于平面结构的几何阻挫，并利用Monte Carlo模拟证实本征拓扑缺陷间存在稳健的拓扑保护相关性，揭示了三维表面独有的涌现性质。
2024-11-15 cond-mat.mes-hall
Thermal excitations within and among mesospins in artificial spin ice
我们提供了实验和数值证据的热激发内和磁mesospins之间，形成人工自旋冰结构。在低温下，随着温度的升高，观察到磁化强度的降低和磁化率的增加，解释为中自旋内的磁织构的热波动的开始。在升高的温度下，观察到一个明显的磁化率峰，与热诱导翻转的mesospins和崩溃的recrystallization状态。的波动，而发生在不同的长度和能量尺度，被证明是可调的中自旋的相互作用强度。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Magnon Modes in Kagome Artificial Spin Ice with Topological Defects
我们研究了人工自旋冰（ASI）的自旋动力学，其中拓扑缺陷限制磁振子模式在Ni $_{81}$ Fe $_{19}$纳米磁体排列在一个互连的kagome晶格。利用布里渊光散射显微镜对磁无序态进行研究，发现磁振子共振依赖于磁力显微镜检测到的拓扑缺陷结构。在实验和模拟中，狄拉克弦上的纳米磁体和反狄拉克对之间的纳米磁体在磁振子频率上都显示出明显的变化。我们的工作是通过微波辅助开关和基于ASI的可重编程磁振子来创建和湮灭狄拉克弦的关键。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall
Textured heterogeneity in square artificial spin ice
我们报告的证据自发形成的异质网络的超畴在二维正方形人工自旋冰纳米结构在外部施加的磁场。磁不均匀性是局部无序的，但在较长的长度尺度上具有锯齿形纹理。共振相干软X射线散射离开这样的纹理引起布拉格峰中的独特的内部结构。我们的结果表明，宏观磁织构是由狄拉克弦的微观结构导出的。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall
Direct Visualization of Memory Effects in Artificial Spin Ice
我们的实验表明，阵列的相互作用纳米级铁磁岛，被称为人工自旋冰，开发可重复的微观循环时施加的磁场。这种记忆效应的开始由相对于阵列介电性的施加场的强度确定。具体地，当施加的场强几乎完全等于阵列的双折射率时，在阵列实现几乎完全可重复的微状态之前需要几个训练周期，而当施加的场强比阵列的双折射率强或弱时，在第一次小循环之后实现可重复的微状态。我们通过实验和模拟表明，人工自旋冰所表现出的这种记忆是由于棘轮效应的相互作用，磁荷缺陷的岛屿时刻配置和网络的复杂性的字符串的反转的时刻，在磁化反转过程中形成。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall
Gænice: a general model for magnon band structure of artificial spin ices
本文提出Gaenice框架，利用紧束缚半解析方法高效计算任意人工自旋冰构型的磁振子能带和铁磁共振，支持灵活控制多种相互作用项，适用于大参数空间探索。
2023-09-09 cond-mat.mes-hall
Ice-rule made manifold: phase transitions, topological defects and manifold restoration in two-dimensional artificial spin systems
人工自旋冰是相关的纳米级磁岛阵列，证明是研究拓扑结构在临界现象中的作用的绝佳场所。在这里，我们调查了一个连续的自旋冰的几何形状，参数化旋转的岛屿。在这样做的过程中，我们从经典的方形冰变形到最近研究的风车几何形状，旋转角度作为控制岛屿间相互作用的代理。我们实验观察到的变化，在基态磁顺序从反铁磁到铁磁在这一类的几何形状使用洛伦兹透射电子显微镜热退火钴阵列。有序的变化导致支持的缺陷的性质发生了明显的变化：从反铁磁相的一维弦到铁磁相的二维涡旋状结构，与Kibble-Zurek机制预测的尺度一致。我们的研究结果表明，人工自旋冰的磁序可以通过几何形状的变化来调整，从而使二维系统中真正受挫折的冰规则相成为可能。此外，我们证明了这个系统作为一个测试平台，调查跨阶段的平衡动力学。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall
Diversity enabling equilibration: disorder and the ground state in artificial spin ice
我们报告了一种新的方法，以是否和如何基态可以实现在方形人工自旋冰的挫折是不完整的问题。我们确定了两种类型的障碍：淬火无序的岛屿响应领域和驱动领域的顺序中的障碍。数值模拟表明，淬火无序可以导致能量较低的最终态，而驱动场的无序总是会降低系统获得的最终能量。我们使用一个网络图来理解这两种效应：岛反应的紊乱会产生新的动力学路径，而驱动场的紊乱会允许更多的路径被遵循。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall
Extending spin ice concepts to another geometry: the artificial triangular spin ice
在这项工作中，我们提出并研究了实现人工自旋冰状系统，而不是基于任何真实的材料，在三角形几何形状。在晶格的每个顶点，“类冰规则”规定三个自旋必须指向内部，而其他三个必须指向外部。我们研究了系统的基态和最低能量激发态以及系统的热力学性质。我们的研究结果表明，尽管在顶点拓扑结构的根本差异相比，人工正方形自旋冰，在三角形阵列的最低能量激发也表现为一种Nambu单极（两个相反的单极连接的充满活力的字符串）。事实上，我们的研究结果表明，单极子的电荷值可能有一个普遍的价值，而弦的张力可以通过改变系统的几何形状来调整，可能允许设计不同的弦张力的系统。我们的Monte Carlo结果表明在伊辛普适性类中的相变，其中的平均距离之间的单极子和反单极子的临界温度显着增加。顶点拓扑结构的差异似乎有利于系统基态的实验实现，从而允许对系统的性质进行更详细的实验研究。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall
Enhancement of dynamical coupling in artificial spin-ice systems by incorporating perpendicularly magnetized ferromagnetic matrix
本文通过数值模拟研究了置于垂直磁化铁磁基体中的方形人工自旋冰系统，发现界面交换作用与偶极耦合共同导致强磁振子-磁振子耦合，且顶点磁化重构可使耦合强度增强近40%，为可重构磁振子学应用提供了新途径。
2024-11-22 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
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
Magnetic structure of the promising candidate for three-dimensional artificial spin ice: small angle neutron diffraction and micromagnetic simulations
自旋冰中出现的几何挫折导致了迷人的涌现物理性质。如今，人工结构种类繁多，在纳米级上模仿自旋冰，并展示了一些新的效果。大多数纳米尺度的自旋冰是二维的。铁磁反蛋白石结构（IOLS）是三维系统表现出自旋冰行为的鼓舞人心的例子之一。然而，对其属性的详细检查并不简单。缺乏能够明确恢复三维介观结构中磁化强度分布的实验技术。在这项工作中，我们使用的方法的基础上互补开发的小角中子衍射技术和微磁学模拟。外部磁场沿IOLS介观结构的三个主要方向施加。计算和测量数据的比较使我们能够确定IOLS的磁状态。计算结果与自旋冰模型符合得很好。揭示了退磁场和涡流状态对磁化过程的影响。此外，我们推测，这种方法也可以应用到其他三维磁性介观结构。
2018-07-20 cond-mat.mes-hall
Metastability and dynamics in remanent states of square artificial spin ice with long-range dipole interactions
Kansas State University（堪萨斯州立大学）
研究方形人工自旋冰在移除外加磁场后的残余态稳定性，分析长程偶极相互作用对残余态和振荡模式的影响，揭示稳定性极限。
2023-11-02 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical Kerr Effect Studies of Square Artificial Spin Ice
我们报告了一个磁光克尔效应研究的集体磁响应的人工方形自旋冰，光刻定义的阵列的单域铁磁岛。我们发现，各向异性岛间相互作用导致的阵列矫顽场的非单调的角度依赖性。与微磁学模拟的比较表明，两个垂直的子晶格表现出不同的响应岛边缘粗糙度，这显然会影响磁化反转过程。此外，这样的比较表明，与岛边缘的粗糙度相关的无序在这些系统的集体行为中起着迄今未被认识到的但必不可少的作用。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall
Kinetic pathways to the magnetic charge crystal in artificial dipolar spin ice
我们在实验上研究了热激活的人工可果美自旋冰中的磁阻挫效应。从顺磁状态开始，系统被冷却到组成材料的居里温度以下。由此产生的磁性配置表明，我们的阵列被局部带入所谓的自旋冰2相，预测在平衡蒙特卡罗模拟和其特征在于嵌入在一个无序的可果美自旋晶格的磁荷晶体。然而，通过在更大范围内研究我们的阵列，我们发现了一个明确的信号，一个不平衡的物理。将我们的研究结果与数值模拟进行比较，我们解释了我们的热化过程中的动力学途径，系统冷却后，驱动阵列进入退化的低能量流形，否则很难访问的效率。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall
Topological frustration of artificial spin ice
受挫折的系统，通常以不能同时满足的竞争性相互作用为特征，表现出自然界其他地方所没有的丰富行为。人造自旋冰采用材料设计方法来研究挫折，其中光刻图案的条形磁铁模仿真实材料中的挫折相互作用，但也适合直接表征。在这里，我们引入受控的拓扑缺陷到正方形人工自旋冰晶格的晶格边缘位错的形式，并直接观察到由此产生的自旋配置。我们发现存在的拓扑缺陷产生扩展的挫折所造成的畴壁不确定的配置系统内。远离位错，磁体局部未受挫折，但晶格的挫折由于其拓扑结构而持续存在。我们的研究结果表明，在一个新的上下文中的拓扑缺陷的非平凡的性质，与许多真正的系统中，一个典型的密度的位错可以完全挫败一个典型的未受挫系统的影响。
2017-01-19 cond-mat.mes-hall
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
Fragmentation of magnetism in artificial kagome dipolar spin ice
磁性材料中的几何挫折通常会产生奇异的低温物质状态，就像在自旋冰中观察到的那样。在这里，我们报告的热活跃的人工磁冰，揭示了一个自旋碎裂过程的指纹的磁状态的成像。这种碎裂对应于磁自由度分裂成两个通道，并在实空间和倒易空间中得到证明。此外，这两个通道的内部组织内的混合自旋-电荷模型，直接出现从父自旋模型的戈薇偶极自旋冰的框架内解释。我们的实验和理论结果提供了对受抑磁体物理学的见解，并通过使用量身定制的磁性加深了我们对紧急场的理解。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall
Field-driven Reversal Models in Artificial Spin Ice
我们研究了一组拓扑安排的个别铁磁岛屿在理想和无序的人工自旋冰（ASI）阵列，以评估如何方面的场驱动反转所使用的模型的影响。该集包含风车和方形冰瓷砖，因此测试了一系列磁有序和反转特性。我们发现，一个简单的点偶极子模型执行相对较好的方冰，但它没有复制在最近的实验中观察到的属性与风车冰。参数化的逆转障碍在斯通-Wohlfarth模型改进了这一点，但未能捕捉到的物理方面的铁磁耦合观察到的风车结构已被归因于非伊辛性质的岛屿。特别是，自旋倾斜被认为是重要的风车阵列，但不是在广场上，由于它们不同的对称性。我们的研究结果将改善ASI结构的基础研究和应用程序中的建模依赖于使用外部施加的场获得和切换已知状态的能力。
2021-05-10 cond-mat.mes-hall
String Phase in an Artificial Spin Ice
一维局域激发弦是强关联拓扑量子物质物理行为的一个迷人特征。在这里，我们研究字符串的本地激发相互作用的纳米磁体的经典系统，人工自旋冰的圣达菲冰几何。我们测量的时刻配置的纳米磁体，退火后的铁磁居里点附近，并在热动力学状态。虽然圣达菲冰晶格结构是复杂的，我们证明，它的无序磁状态自然描述的框架内出现字符串。我们的实验表明，字符串长度遵循一个简单的玻尔兹曼分布与能量尺度，是与系统的磁相互作用，并与理论预测相一致。结果表明，弦的描述和相关的拓扑特征不是唯一的量子模型，但也可以提供一个简化的描述复杂的经典系统与非平凡的挫折。
2021-10-20 cond-mat.mes-hall
Magnetic diffuse scattering in artificial kagome spin ice
在偶极耦合纳米磁体系统与同步加速器x射线散射的磁相关性的研究提供了一种手段，揭示紧急的现象和奇异的阶段，特别是在系统中的热活性磁矩。根据软X射线共振磁散射的漫射信号，我们测量了具有亚70纳米坡莫合金纳米磁体的高度动态人造可果美自旋冰中的磁相关性。比较实验散射图案与蒙特卡罗模拟的基础上的针偶极子模型，我们得出结论，可果美冰I相关联存在于我们的实验系统中，即使在存在的时刻波动，这是类似于散装自旋冰和自旋液体的行为。此外，我们描述了出现准夹点的磁漫散射在戈薇冰I相。这些准夹点与磁库仑相的奇点夹点有相似之处，并随着温度的降低而不断演化为后者。用软x射线测量磁漫散射的可能性为研究各种纳米磁性系统中的磁相关性开辟了道路。
2016-07-22 cond-mat.mes-hall
Magnetization reversal in Kagome artificial spin ice studied by first-order reversal curves
基于磁光克尔效应和磁电阻测量，采用一阶反转曲线（FORC）技术研究了可果美人工自旋冰的磁化反转。磁化反转表现出明显的六重对称性与外部磁场的方向。当磁场平行于纳米棒的一个分支时，畴的成核/扩展和湮灭过程敏感地依赖于磁场循环历史和施加的最大磁场。当磁场几乎垂直于其中一个分支时，FORC测量揭示了在磁化反转过程中狄拉克弦和正交分支之间的磁相互作用。我们的研究结果表明，FORC方法提供了一个全面的框架，了解自旋受挫系统的磁化反转过程中的磁相互作用。
2017-09-17 cond-mat.mes-hall
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
Magnetic field driven dynamics in twisted bilayer artificial spin ice at superlattice angles
本文通过哑铃近似数值模拟研究双层人工自旋冰在层间旋转和间距变化下的磁化动力学，发现特殊超晶格角度可诱导不寻常磁有序。
2022-08-03 cond-mat.mes-hall
Thermally induced magnetic relaxation in square artificial spin ice
从夸克到伽辽金，自然和人工相互作用元素集合的性质是物理学的核心。此类组件的集体响应和动力学取决于构建块的内在动力学特性、其相互作用的性质和拓扑约束。在这里，我们报告的弛豫动力学的磁化人工组装介观自旋。在我们的模型纳米磁性系统-方形人工自旋冰-我们能够控制的几何排列和相互作用强度之间的磁性相互作用的积木通过纳米光刻。使用时间分辨磁强计，我们表明，弛豫过程可以使用Kohlrausch定律来描述，提取的组件的温度依赖性弛豫时间遵循Vogel-Fulcher定律。研究结果提供了对介观纳米磁性模型系统的弛豫动力学的深入了解，具有可调的能量和时间尺度，并表明这些可以作为集体动力学和弛豫研究的理想场所。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall
