基于频域微磁学的二维磁声晶体拓扑优化逆设计
材料科学
2026-03-06 v1 化学物理
计算物理
摘要
磁声晶体(MC)是新兴的自旋电子材料，能够操控自旋波( magnon)的传输特性。由于晶格几何与磁声带色散之间存在复杂关系，仍不容易制定针对MC特定性质的优化设计策略。本研究构建了二维MC的逆设计框架，以探索具有大磁声带隙的非常规晶格结构。我们采用遗传算法实现对完全带隙作为目标性质的全局结构探索，并使用频域微磁学仿真实现高效的带隙评估。我们建立的逆设计方法成功发现了几种此前未报道的MC设计，其性能通过时域微磁学仿真得到验证。此外，我们观察到在高阶带隙处，设计景观变得越来越非凸，表明存在多个设计解。该逆设计框架预计可广泛应用于实验可达的材料体系和器件尺寸，促进MC设计规则的制定。
引用
@article{arxiv.2603.05132,
title = {Inverse-design of two-dimensional magnonic crystals via topology optimization with frequency-domain micromagnetics},
author = {Ryunosuke Nagaoka and Takahiro Yamazaki and Chiharu Mitsumata and Yuma Iwasaki and Masato Kotsugi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.05132},
year = {2026}
}