巴克球纳米结构中的可切换磁挫败

纳米加工的最新进展使三维磁性纳米结构成为一个活跃的研究领域。这包括研究具有可调人工自旋冰性质的三维互连磁性纳米线阵列。此类结构的典型例子是磁性巴克球纳米结构，其由对应于 C60 分子顶点位置处连接的铁磁纳米线构成。这些结构可视为研究从二维到三维自旋冰晶格转变的原型。尽管它们对三维纳米磁性具有重要意义，人们对巴克球纳米结构的微磁性质仍知之甚少。借助有限元微磁模拟，我们研究了若干亚微米尺寸磁性巴克球的磁化结构与滞回性质。与寻常人工自旋冰晶格类似，该阵列可被磁化为多种零场态，其顶点呈现不同程度的磁挫败。值得注意的是，与平面几何不同，磁挫败态可通过施加外磁场可逆地产生与消除。这种由单根纳米线场致翻转的角度选择性所实现的、对类缺陷磁荷的简便植入与移除，展示了三维纳米磁性相对平面几何的潜在显著优势。在遵循冰规则与磁挫败结构之间切换的能力所提供的控制，可能成为未来应用的重要特征，包括利用这些构型基频差异的磁子器件。