电流诱导的磁石异性控制：双极耦合纳米磁石对与人工磁场棱镜

利用电流诱导的自旋轨道力矩（SOT）来操控具有平面磁各向异性的双极耦合纳米磁石系统（如人工磁场棱镜）的磁状态，为实现局部、可电编程的磁石异性控制，具有相关应用（包括神经形态计算）的意义。本文展示了纳米磁石相对于施加电流方向的取向如何影响所有电磁石异性切换所需的电流密度，以及纳米磁石之间的偶极耦合如何影响相互作用的纳米磁石对和集团的切换。我们采用一种设计以电流响应产生 SOT 的材料体系，发现孤立纳米磁石的切换电流随纳米磁石长轴与电流夹角的变化呈非单调变化。在小型人工磁场棱镜系统中，我们观察到类似的角度依赖的切换电流，这可用于控制特定纳米磁石子集的磁石异性取向。这些实验结果得到了微磁模拟的支持，模拟展示了各种电流诱导力矩如何被用于控制纳米磁石系统的磁石异性切换。这些结果确立了 SOT 切换作为可编程操控双极纳米磁石系统的实用方法。