二维磁性纳米颗粒阵列中的磁滞现象

我们通过计算机模拟探究了二维（$L^{}_x\times L^{}_y$）磁性纳米颗粒组装体中磁滞对偶极相互作用强度 $h^{}_d$、温度 $T$、长宽比 $A^{}_r=L^{}_y/L^{}_x$ 以及外加交变磁场方向的依赖关系。在无磁相互作用（$h^{}_d\approx0$）与热涨落（$T=0$ K）时，磁滞如预期遵循 Stoner-Wohlfarth 模型。对于弱偶极相互作用与显著温度，无论外加磁场方向与 $A^{}_r$ 如何，磁滞均呈现超顺磁行为主导。有趣的是，当 $A^{}_r\leq6$ 且偶极相互作用强度可观（$h^{}_d>0.2$）时，磁滞曲线具备反铁磁相互作用主导的全部特征，且与外加磁场方向无关。当磁场沿系统短轴（$x$ 方向）施加时，在大 $h^{}_d$ 下观察到无滞回直线。在磁场沿样品长轴（$y$ 方向）施加的情形下，大 $h^{}_d$ 与 $A^{}_r>6$ 时铁磁相互作用主导磁滞。无论 $h^{}_d$ 与外加磁场方向如何，矫顽场 $\mu^{}_oH^{}_c$ 与剩磁 $M^{}_r$ 在 $A^{}_r\leq6$ 与显著温度下均最小，并随 $A^{}_r$ 极大时的 $h^{}_d$ 增大而增大。值得注意的是，磁滞回线面积 $E^{}_H$ 随这些参数的变化与矫顽场变化相同。我们相信本工作提出的概念与自旋电子学与磁热疗等多种技术应用相关，此类自组装纳米颗粒阵列在其中无处不在。