蒙特卡羅模擬人工自旋冰的退磁過程

虞麗菊 孟祥雨 李俊琴 曹杰峰 王 勇 敬 超 吳衍青 邰仁忠

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蒙特卡羅模擬人工自旋冰的退磁過程

虞麗菊1孟祥雨2李俊琴2曹杰峰2王 勇2敬 超1吳衍青2邰仁忠2

1（上海大學 物理系 上海 200444）2（中國科學院上海應用物理研究所 張江園區 上海 201204）

近年來，人工自旋冰(Artificial spin ice, ASI)因具有潛在的應用價值以及理論研究價值而倍受關注，成為磁學領域的研究熱點之一。以往的研究集中在Square和Kagome兩種晶格結構，由于能量勢壘和阻挫的大量存在，實驗上難以通過退磁等方法達到其內部相互作用決定的能量基態。本文基于Kagome晶格結構提出了一種新的人工自旋冰結構，并基于蒙特卡羅模擬了三種不同的退磁方法對體系能量的影響。結果表明，退磁過程中旋轉磁場方向可更有效地降低體系能量，并誘導多種磁結構的出現。

人工自旋冰，蒙特卡羅模擬，退磁

自旋冰是Harris等[1]在研究鈦酸鹽Ho2Ti2O7時，發現的一種自旋阻挫新象。該體系中晶格結構由四面體基本單元構成，每個Ho原子周圍存在4個Ti原子，其中兩個自旋指向四面體內部，另外兩個指向外部，遵循“冰法則”排列[2]。這種鈦酸鹽存在絕對零度剩余熵和阻挫現象，并且其剩熵幅值與Pauling預言的冰氫剩熵幅值大小一致[3]，因此稱之為自旋冰。

阻挫指體系中等價單元之間存在相互競爭，但每一方都無法取得支配地位的現象，廣泛存在于自然界及凝聚態體系中。研究阻挫現象對于計算機錯誤校正碼[4]、蛋白質動力學[5]以及生物神經網絡[6]的模型研究具有重要幫助。……