磁性纳米线中磁畴壁的相互作用

马若般1, 肖江1
1复旦大学
发布日期 2025

磁性纳米线中的磁畴壁 (domain wall) 系统因兼具基础研究价值与应用潜力而备受关注。在窄而薄的纳米线中,横向磁畴壁(transverse domain wall)是最基本的磁畴壁类型。 存在两种截然不同的磁畴壁相互作用机制:首先,静磁相互作用会诱发长程吸引或排斥效应——等效而言,每个磁畴壁携带有效磁荷,介导着类库仑长程相互作用;其次,交换相互作用会在相邻畴壁间产生短程的吸引或排斥力,这实质上是一种拓扑相互作用。按照磁畴壁携带的等效磁荷的符号以及其拓扑手性,共有四种横向磁畴壁,分别记为R+,R-,L+,L-。 对于单根纳米线中的两个磁畴壁,若它们磁荷符号相反且手性相反(如R+和L-),它们会在单一的吸引作用下最终湮灭,磁纳米线回到单畴的状态。若它们磁荷符号相反而手性相同(如R+和R-),长程吸引与短程排斥的竞争会形成稳定的磁畴壁对(即360°磁畴壁)。 磁畴壁对自旋波而言是一种等效势阱,在其区域内会有一些自旋波束缚态,又称为软模式。360°磁畴壁由两个横向磁畴壁组合而成,而360°磁畴壁的软模式也是两个横向磁畴壁的软模式耦合的结果。 我们利用COMSOL的微磁学模块对磁畴壁的相互作用及其导致的软模式的耦合进行了模拟,得到了符合物理预期以及相关研究的结果。

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