Magnetization relaxation of interacting chains of nanomagnets
Normandie Université, UNIROUEN, INSA Rouen, CNRS, Groupe de Physique des Matériaux (UMR-6634)（诺曼底大学，鲁昂大学，鲁昂国立应用科学学院，法国国家科学研究中心，材料物理小组）；Laboratoire PROMES CNRS (UPR-8521) & Université de Perpignan Via Domitia（法国国家科学研究中心PROMES实验室（UPR-8521）& 佩皮尼昂维达多米蒂亚大学）
本文通过解析与模拟方法研究偶极耦合纳米磁体链的磁化弛豫，提出弛豫速率闭式解和双指数公式，揭示场控的均匀翻转至边缘成核的交叉机制。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall
Magnetic-Field Control of Emergent Order in a 3D Dipolar Pyramid Artificial Spin Ice
本研究制备了基于方金字塔结构的三维Pyramid人工自旋冰，通过模拟揭示其丰富相图与涌现方冰态，结合实验实现低能态调控，为三维人工自旋冰研究提供新平台。
2025-09-01 cond-mat.mes-hall
AC susceptibility of an assembly of nanomagnets: combined effects of surface anisotropy and dipolar interactions
我们计算了一个弱偶极相互作用的磁纳米团簇取向各向异性的单分散组装的交流磁化率。为了这个目的，我们首先计算弛豫率在一个单一的纳米磁体的纵向磁场考虑到两个偶极相互作用的情况下，稀释组件和表面各向异性。然后，我们研究了AC磁化率的实部和虚部的行为作为温度，频率，表面各向异性和粒子间相互作用的函数。我们发现，表面各向异性诱导的AC磁化率分量的最大值的温度向上移动，其效果可以调整，以便筛选出的相互作用的影响。偶极相互作用对弛豫速率的影响的唯象Vogel-Fulcher定律在我们的形式主义中被重新审视，并且给出了有效温度的半解析表达式，特别是在外加场、表面各向异性和偶极相互作用方面。
2014-09-16 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
Entropy-driven order in an array of nanomagnets
长程有序通常与熵的减少有关。然而，在某些特殊情况下，它也可以由熵增加驱动。我们证明，人工自旋冰阵列的单域纳米磁体可以设计产生熵驱动的顺序。我们重点关注俄罗斯方块人工自旋冰结构，这是一种具有零点泡利熵的高度受挫阵列几何结构，它是通过在正则方形冰晶格上选择性地创造规则空位而形成的。我们探测热活性俄罗斯方块人工自旋冰实验和模拟，测量单个纳米磁体的磁矩。我们在这些矩的一个子集中发现了二维磁有序，我们证明这是由无序引起的（即，增加的熵）在另一个时刻的子集中。与其他熵驱动的系统相比，俄罗斯方块人工自旋冰中的离散自由度是二元的，并且在微观尺度上既可设计又可直接观察，并且系统的熵可以在模拟中精确计算。在这个例子中，系统的相互作用和基态熵都得到了很好的定义，扩展了熵驱动有序化研究的实验范围。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall
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
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
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
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
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
Attaining the Ground State of Kagome Artificial Spin Ice via Ultrafast Site-Specific Laser Annealing
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缪子科学中心）
通过超快位特异性激光退火实现kagome人工自旋冰的基态，无需修改结构或材料，为磁态控制提供了重要工具。
2025-10-20 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
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
Clocked dynamics in artificial spin ice
针对人工自旋冰状态演化缺乏高效调控方案的问题，提出利用纳米磁体本征特性的星形线时钟全局场方法，经实验与仿真验证可实现自旋态的精准调控，拓展了纳米磁性超材料的研究与应用边界。
2023-06-23 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
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
Tailoring magnetization reversal of a single-domain bar nanomagnet via its end geometry
纳米级单畴条形磁体是各种基础和应用介观磁系统的构建块，例如人工自旋冰，磁性形状变形微型机器人以及磁性多数逻辑门。棒状纳米磁体的磁化反转转换场是决定其构成的人工系统的物理性质和功能的关键参数。以前的方法在调整的条形纳米磁体的磁化反转开关场通常依赖于修改其纵横比，如其长度，宽度和/或厚度。在这里，我们表明，一个酒吧纳米磁体的开关场饱和时，延长其长度超过一定的值，防止通过纵横比的磁化反转的进一步定制。我们展示了高度可调的开关场的酒吧nanomagent通过剪裁其端部的几何形状，而不改变其大小。这提供了一种简单的方法来控制单畴条形纳米磁体的磁化反转。这将使新的研究和/或应用，如设计人工自旋冰与额外的调谐参数，工程磁性微型机器人具有更大的灵活性，以及开发磁量子点元胞自动机系统的低功耗计算。
2021-04-08 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
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
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
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
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
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
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
Realizing Blume-Capel Degrees of Freedom with Toroidal Moments in a Ruby Artificial Spin Ice
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）
本研究在Ruby晶格上构建单畴纳米磁体人工自旋冰，利用其中自然涌现的环形矩实现Blume-Capel自由度，观测到两步有序化过程并验证其符合Blume-Capel模型相图，为探索新奇哈密顿量和非常规磁序提供了新平台。
2025-09-01 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
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
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
Spectral-fingerprinting: Microstate readout via remanence ferromagnetic resonance in artificial spin systems
人工自旋冰是磁性超材料，包括几何平铺的相互作用纳米磁体。由于其广阔的微观景观，这些系统的可重构磁振子有显着的兴趣。迄今为止的研究主要集中在现场GHz自旋波响应，卷积效应从应用领域，纳米制造缺陷（“淬火无序”）和微观状态依赖的偶极场景观。在这里，我们研究人工自旋冰在纯和无序微观状态，并评估其零场谱。去除外加场使我们能够对反转动力学和自旋波谱进行去卷积，直接测量偶极场的形貌和淬火无序。模式振幅提供纳米磁体磁化方向的群体读出，并且因此提供净磁化以及局部顶点群体。我们通过模拟支持的具有相同（零）磁化强度的三个微观状态的不同光谱读出来展示微观状态指纹。这些结果建立剩磁“光谱指纹”作为一个快速的，可扩展的芯片上读出的磁状态和纳米级偶极场纹理，在实现下一代功能磁振子器件的关键一步。
2021-10-21 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
Comment on 'Pulsed field studies of the magnetization reversal in molecular nanomagnets'
在最近的论文cond-mat/0404041中，J. Vanacken等人报道了在扫描速率高达4000 T/s的脉冲磁场中Mn 12-ac分子纳米磁体晶体的实验研究。观察到磁化曲线中的台阶。用集体偶极弛豫解释了这些数据。我们在这里给出一个替代的解释，是基于缺陷分子（更快的放松物种）引发的热雪崩。这些物种总是存在于Mn 12-ac分子纳米磁体中。我们提出了一个简单的方法来测试这种解释。请注意，我们并不怀疑自旋-自旋相互作用所产生的集体效应的可能性。
2004-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal to recover an extensive ground state degeneracy in a two-dimensional square array of nanomagnets
我们数值研究了一个人工正方形自旋系统的微磁学性质和低能物理，在这个系统中，纳米磁体在晶格顶点处物理连接。微磁学模拟表明，存储在顶点位置的能量强烈依赖于由四个连接的纳米磁体形成的磁畴壁的类型。因此，顶点类型之间的能隙可以通过改变纳米磁体的几何参数（例如它们的宽度和厚度）来部分地修改。基于微磁学模拟给出的能级，我们用蒙特卡罗模拟计算了相应自旋模型的热力学性质。我们发现了两个制度，其特征在于由一个广泛的基态歧管，与类似的晶格与断开的纳米磁体形成鲜明对比。对于窄而薄的纳米磁体，低能自旋配置由穿过整个晶格的独立铁磁直线组成。因此，基态流形是高度简并的，尽管这种简并是次显性的。在厚而宽的纳米磁体的限制下，我们的研究结果表明，著名的方形冰模型可以通过实验从一个简单的方形晶格的连接元素制造。这些结果表明，人工自旋系统的微磁性质涉及另一个自由度，可以微调，以探索物质的强相关无序磁态。
2019-02-01 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
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
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
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
Thermal String Excitations in Artificial Spin-Ice Dipolar Arrays
我们报告了人工自旋冰偶极阵列的理论研究，使用最近实验中采用的纳米岛几何结构[A。Farhan \textit{et al.}，《自然物理学》\textbf{9}（2013）375]。在正方形晶格中的热磁弦激发的数量急剧增加的行和列的垂直位移。我们发现大的增量，特别是在低温和字符串激发准单极的收费$\pm 4$。通过动力学蒙特卡罗模拟，我们解决了这种激发的热稳定性，从而提供了时间尺度的实验观察。
2014-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Magnetic vortex writing and local reversal seeding in artificial spin-vortex ice via all-optical and surface-probe control
本研究提出全光学和表面探针方法实现人工自旋涡冰中无场磁涡旋写入，支持单/双涡旋态，并用于可编程播种雪崩反转，拓展纳米磁性控制与应用。
2025-05-22 cond-mat.dis-nn 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
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
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
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
Modelling nanomagnet vertex dynamics through Coulomb charges
该研究针对人工自旋冰中纳米磁体顶点的磁化动力学问题，构建了用磁荷描述边缘磁化的简化模型，揭示了以零模为标志的磁振子区域与磁化态转变，且经微磁模拟验证模型一致性良好。
2024-04-22 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Curvature-induced changes in the magnetic energy of vortices and skyrmions in paraboloidal nanoparticles
曲率效应对于正确描述磁系统的性质是重要的。本文研究了抛物面壳上涡的交换和偶极能量。用解析计算表明，涡的面内分量在抛物面壳上比在相同厚度的平面圆盘上具有更大的能量。另一方面，如果涡核在抛物面上，则与涡核相关的偶极能量减小。偶极能量的这种降低可能会导致平面纳米磁体中的抛物面形状的缺陷的涡旋钉扎机制。关于skyrmion，通过使用面内各向异性近似的偶极能量，它表明，skyrmion必须有其宽度收缩，以减少静磁能，并满足几何约束的系统。
2014-11-10 cond-mat.mes-hall
Engineering nonlinear magnon scattering in artificial spin ice via vertex dipolar control
School of Physics and State Key Laboratory of Electronics Thin Films and Integrated Devices, University of Electronics and Science and Technology of China（电子科技大学物理学院与电子薄膜与集成器件国家重点实验室）
研究在人工自旋冰中通过顶点偶极控制设计非线性磁振子散射，利用微磁模拟，确定边缘曲率可分离非线性磁振子散射与岛面积，找到次谐波起始阈值及相关特征，确立尖端曲率为设计参数，对可重构磁振子器件有意义。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall
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
Electrically programmable magnetic coupling in an Ising network exploiting solid-state ionic gating
通过固态离子门控电压调控磁各向异性，实现Ising纳米磁体间耦合的可逆切换，并在人工自旋冰中展示电压控制相变，构建电可编程Ising网络，为纳米磁体逻辑器件和神经形态计算开辟新途径。
2023-05-05 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
Toroidal Moments in Confined Nanomagnets and their Impact on Magnonics
该研究建立了受限纳米磁体中环形矩的计算判据，厘清其不同定义的关联，拓展了环形矩的物理意义，为磁振子系统非互易性的识别与估算提供了更通用的方法。
2025-06-16 cond-mat.mes-hall
Ultrastrong magnon-magnon coupling and chiral spin-texture control in a dipolar 3D multilayered artificial spin-vortex ice
提出一种由多层人工自旋冰纳米阵列组成的3D磁子超材料，实现了超强磁子-磁子耦合（归一化耦合率0.57）、零场GHz模式频移及手性选择性磁子光谱控制。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
