场驱动手推车人工自旋冰中的 Heisenberg 赝交换与涌现各向异性

将方形人工自旋冰（ASI）中所有岛绕其中心均匀旋转，会产生最近报道的手推车 ASI。在大约 45$^\mathrm{o}$ 的角度下，反铁磁有序转变为铁磁有序，并且系统的磁构型表现出近简并性，使其对小扰动特别敏感。我们通过微磁学建模研究了手推车阵列中场驱动磁化过程中物理延展岛产生的偶极场的影响，并将结果与使用洛伦兹透射电子显微镜原位进行的磁滞实验进行了比较。我们发现，磁化末端态诱导出 Heisenberg 赝交换相互作用，该相互作用控制着岛间耦合和由此产生的阵列反转过程。对称性降低引起了各向异性以及通过最近邻（NN）岛级联发生的阵列拐角介导雪崩反转。各向异性轴的对称性与几何阵列的对称性有关，但由于相邻岛之间的相关相互作用而与阵列轴不对齐。NN 偶极耦合随着岛尺寸的减小而降低，利用这一性质，我们追踪了从强耦合区向纯点偶极子区的转变，并观察到了铁磁阵列反转过程的改变。我们的结果揭示了手推车 ASI 中相互作用的重要方面，并展示了一种机制，通过该机制可以调节其性质以用于一系列基础研究和自旋电子学应用。