基于阿基米德晶格的面外人工自旋系统中的磁有序

人工自旋系统，有时被称为人工自旋冰，是由耦合纳米磁体组成的阵列，其有序排列取决于晶格几何形状、纳米磁体形状和磁各向异性。本文研究了一类通过在阿基米德晶格顶点上放置面外纳米磁体阵列而形成的人工自旋系统。通过磁场协议对这些纳米磁体阵列进行退磁，随后利用磁力显微镜成像磁构型，我们观察到不同类型的磁有序。我们将实验结果与蒙特卡洛模拟预测进行比较，为每个晶格分配有效温度。我们发现，对于所有晶格，分配的有效温度均高于相变温度。这反映了在面外纳米磁体晶格中获得系统尺度有序的困难。我们讨论了次近邻相互作用在多大程度上影响每个晶格的相图和自旋-自旋关联，并用四个示例晶格说明了我们的结果。我们将晶格分为三个主要类别：允许完美反铁磁基态的二分晶格、通过单步进行有序化的受挫晶格，以及具有两步有序化的受挫晶格。我们的工作展示了面外纳米磁体二维人工自旋系统中可以容纳的磁有序的多样性，并证明了纳入长程相互作用以解释磁有序的重要性。这些见解对于将人工自旋系统纳入新型计算应用具有重要意义。