偶极相互作用与样品形状对磁性纳米粒子二维阵列滞回性质的影响

我们通过微磁模拟研究了偶极相互作用磁性纳米粒子（MNPs）的二维阵列（$L^{}_x\times L^{}_y$）的基态与磁滞性质。我们的主要兴趣在于理解样品形状、$\Theta$（偶极强度与各向异性强度之比）以及外加场方向$\vec{H} = H_{o}\hat{e}^{}_H$对MNPs阵列基态和磁滞的影响。为研究样品形状效应，我们改变了长宽比$A^{}_r=L^{}_y/L^{}_x$，这反过来被发现会在系统中诱导形状各向异性。我们的主要观察如下：（a）当偶极相互作用强（$\Theta>1$）时，基态形貌具有磁矩的面内有序。（b）对于弱相互作用的MNPs（$\Theta<1$），基态形貌具有随机取向的磁矩，且对系统尺寸和$A^{}_r$具有鲁棒性。（c）微磁模拟表明偶极相互作用减小了矫顽场$H^{}_c$。（d）发现剩磁$M^{}_r$不仅强烈依赖于偶极相互作用的强度，也依赖于样品的形状。（e）由于偶极相互作用的各向异性性质，当磁场沿样品长轴施加时观察到强烈的形状各向异性效应。在这种情况下，当长宽比非常大时，偶极相互作用诱导出有效的铁磁耦合。这些结果在高密度记录系统、磁阻抗传感器等方面具有至关重要的意义。