通过堆叠平面纳米阵列实现三维人工自旋冰

人工自旋冰是一种受挫磁性二维纳米材料，最近被用于研究各种定制设计的异常集体行为。最近提出的三维扩展方案基于自组装技术，对几何结构和无序度的控制能力有限。我们提出了一种可行的三维人工自旋冰实现方案，其精度和控制水平与流行的二维情形中光刻纳米 fabrication 技术所允许的相当。我们的几何结构基于层叠现有的二维人工自旋冰，导致了一种冰规则受挫单元的排列，其在拓扑上等价于烧绿石晶格中的四面体排列。因此，我们证明它表现出真正的冰相，且其激发态如同天然自旋冰材料一样，是通过库仑定律相互作用的磁单极子。