偶极三维多层人工自旋涡冰中的超强磁子-磁子耦合与手性自旋织构调控

强相互作用纳米磁阵列是探索可重构磁子学的理想系统。它们为存储、神经形态计算以及 GHz 功能提供了巨大的微观状态空间和集成解决方案。这些系统可广义地通过其可靠可访问状态的范围以及磁子耦合现象和非线性的强度来评估。纳米磁系统正日益扩展到三维架构。这增强了可用磁微观状态和功能行为的范围，但针对三维状态和动力学的工程控制仍然具有挑战性。在此，我们介绍了一种由多层人工自旋冰纳米阵列构成的的三维磁子超材料。其由非磁间隔层分隔的两个磁层组成，每个纳米岛在每个磁层可呈现四种宏观自旋或涡旋状态。这创造了一个具有丰富 $16^N$ 微观状态空间以及强烈静态和动态偶极磁耦合的系统。该系统表现出由强层间偶极相互作用驱动的一系列涌现现象，包括归一化耦合率为 $\frac{\Delta \omega}{\gamma} = 0.57$ 的超强磁子-磁子耦合、零外场下的 GHz 模式偏移，以及手性选择性磁环向微观状态编程和相应的磁子谱调控。