偶极相互作用对纳米磁体立方阵列磁化强度的影响

我们研究了分子间偶极相互作用对 5X5X4=100 个纳米磁体组成的立方三维系综的影响，每个磁体自旋 $S = 5$。我们采用 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程求解了不同阻尼常数 $\alpha$、感应扫描速率、晶格常数 $a$、温度 $T$ 和磁各向异性场 $H_A$ 下的磁化强度 $M(B)$ 曲线。我们发现，$\alpha$ 越小，产生磁滞所需的感应最大值越强。磁滞回线的形状也取决于阻尼常数。我们进一步发现，随着扫描速率的降低，系统在减小的磁场强度下磁化和退磁，导致磁滞回线变小。在现实值（1.5 nm - 2.5 nm）范围内变化 $a$ 表明，偶极相互作用通过控制弛豫过程在磁滞中起着重要作用。我们给出了 $\alpha$ 和 $M$ 对 $T$ 的依赖性，并结合近期纳米磁体的实验数据进行了讨论。对于平行于各向异性轴的外场，$H_A$ 增大了磁滞回线的尺寸，但对于垂直外场则减小了磁滞回线的尺寸。最后，我们复现并测试了一个二维系统的 $M(B)$ 曲线 [M. Kayali and W. Saslow, Phys. Rev. B {\bf 70}, 174404 (2004)]。我们表明，其磁滞行为对形状各向异性场和扫描速率的依赖性很弱，但对偶极相互作用敏感。尽管在三维系统中，偶极-偶极相互作用通常会减弱磁滞，但在二维系统中，它们会强烈增强磁滞。对于 ${\bm B}||(\hat{\bm x}+\hat{\bm y})$ 的方形二维和矩形三维晶格，偶极-偶极相互作用可能导致磁化强度的大幅跳跃。