受控拓扑稀释驱动人工自旋冰中的协同玻璃态动力学
介观与纳米尺度物理
2026-04-08 v1 统计力学
摘要
长期以来人们知道，扰动磁系统能量景观的无序可以引入玻璃态动力学。然而，在天然材料中，增加无序在驱动玻璃形成中的受控作用仍然难以分离。人工自旋冰提供了一个独特的模型平台，其中几何结构、相互作用和无序可以在纳米尺度上进行工程设计。在这里，我们研究了通过随机抽稀在人工方形自旋冰中引入的受控无序的影响。通过从随机位置系统地移除纳米磁体，我们修改了顶点拓扑结构并逐步增加了自旋网络中的阻挫。基于同步辐射的光发射电子显微镜显示，抽稀增加了高能量顶点的数量并增加了系统的构型熵。时间分辨的温度相关成像进一步揭示了在较高抽稀度下出现缓慢的协同动力学，其特征是老化、有限的Edwards-Anderson序参量以及由四点磁化率量化的增强动力学异质性。弛豫动力学从低抽稀度下的热激活行为转变为高抽稀度下的Vogel-Fulcher型冻结。这些结果表明，随机抽稀将人工自旋冰从长程有序驱动到类似玻璃的磁态，确立了人工自旋系统作为研究阻挫物质中玻璃态动力学的可调谐平台。
引用
@article{arxiv.2604.05132,
title = {Controlled topological dilution drives cooperative glassy dynamics in artificial spin ice},
author = {Davis Crater and Ryan Mueller and Sanjib Thapa and Kevin Hofhuis and Armin Kleibert and Francesco Caravelli and Alan Farhan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.05132},
year = {2026}
}