发表机构
Normandie Université, UNIROUEN, INSA Rouen, CNRS, Groupe de Physique des Matériaux (UMR-6634); Laboratoire PROMES CNRS (UPR-8521) & Université de Perpignan Via Domitia（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; 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）
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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。
AI 中文摘要
我们研究了具有单轴各向异性的偶极耦合纳米磁体一维链中，磁化动力学从单粒子行为到集体行为的交叉。利用基于Langer理论的中间到高阻尼（IHD）解析方法和时间量化蒙特卡洛（TQMC）模拟，我们推导并验证了弛豫速率和磁化弛豫曲线的半解析表达式。我们的主要结果包括：（i）考虑（弱）偶极相互作用的弛豫速率的闭式表达式；（ii）相互作用链的磁化动力学$m(t)$的双指数半解析公式；（iii）与TQMC模拟的系统比较，显示在广泛的参数范围内具有良好的一致性。分析揭示了由偶极稳定化的空间不均匀性驱动的、场控制的从均匀（类宏自旋）翻转到边缘成核传播的交叉。所推导的表达式为预测偶极耦合纳米磁体组件的弛豫行为提供了一个计算高效的框架。
英文摘要
We investigate the magnetization dynamics crossover from single-particle to collective behavior in a one-dimensional chain of dipolar-coupled nanomagnets with uniaxial anisotropy. Using both an intermediate-to-high damping (IHD) analytical approach based on Langer's theory and time-quantified Monte Carlo (TQMC) simulations, we derive and validate semi-analytical expressions for the relaxation rate and the magnetization relaxation curves. Our main results include: (i) a closed-form expression for the relaxation rate accounting for (weak) dipolar interactions, (ii) a two-exponential semi-analytical formula for the magnetization dynamics $m(t)$ of an interacting chain, and (iii) a systematic comparison with TQMC simulations, showing good agreement for a wide range of parameters. The analysis reveals a field-controlled crossover from uniform (macrospin-like) reversal to edge-nucleation propagation, driven by the spatial inhomogeneity of dipolar stabilization. The derived expressions provide a computationally efficient framework for predicting the relaxation behavior of dipolar-coupled nanomagnetic assemblies.
Comments14 pages, 8 figures
