原文
数量:11 (6)DOI: 10.37532 / 2320 - 6756.2023.11 .356 (6)裁剪几何图形和磁配置在Magnetochiral纳米管增强自旋波属性:节能、高密度三维
收到日期:24日—2023年5月,手稿。tspa - 23 - 99782;编辑分配:27日- 2023年5月——Pre-QC没有。tspa - 23 - 99782 (PQ);综述:6月10日- 2023年质量控制。tspa - 23 - 99782 (Q);修改后:14 - 6 - 2023,手稿。tspa - 23 - 99782 (R);发表:18 - 6 - 2023,DOI。10.37532 / 2320 - 6756.2023.11 .356 (6)
引用:Nobrega T.M.裁剪几何图形和磁配置在磁手性碳纳米管增强的自旋波属性:节能、高密度三维。期刊。Astron.2023; 11 (6): 356。
文摘
节能的发展,高密度三维(3 d) magnonic设备已获得重大利益由于其潜在的革命性的信息处理和存储技术。建筑在最近发现在自旋波模式磁手性碳纳米管轴向和周向磁化,本研究调查的影响定制的几何图形和磁配置这些纳米结构的自旋波的属性。采用先进的仿真技术、实验方法和理论分析,探讨几何之间的相互作用,磁化,自旋波动态磁手性碳纳米管。我们的研究结果显示,特定组合的几何参数和磁配置导致增强的自旋波属性,铺平了道路的设计新颖的3 d magnonic设备和提高性能能源效率。此外,我们证明这些优化磁手性碳纳米管的潜在的各种应用程序,包括逻辑纳米元素和垂直through-chip通过3 d magnonic设备架构。本研究不仅推进了我们对自旋波动力学的理解magnetochiral纳米管还提供了一个基础的发展下一代magnonic设备。
关键字
磁手性;纳米结构
介绍
锰,旋转波的研究和他们的广达电脑(磁振子),已经成为一种很有前途的领域发展的新型信息处理和存储技术。利用旋转波在锰设备提供了几个优势传统charge-based电子产品,包括低能源消费,减少热量的产生,以及潜在的更高的集成密度(1- - - - - -3]。近年来,三维(3 d)磁性纳米结构吸引了大量的关注作为高级锰设备构件,由于其独特的性质和高密度集成的潜力3- - - - - -6]。
磁手性碳纳米管,这是典型的三维纳米磁结构,表现出通用的属性,取决于他们的几何参数(如长度、内外半径)和磁配置(如轴、螺旋或漩涡)(7]。curvature-induced磁电机手性领域,来自偶极-偶极相互作用,能诱导非互惠性的自旋波色散关系在圆柱形纳米管与纳米度量半径和圆形截面(7]。先前的研究已经调查了自旋波模式与六角形纳米管截面,揭示这些结构各种锰应用的潜力(7]。
最近的工作,佐丹奴et al .(2023)提供了宝贵的见解的自旋波模式磁手性纳米管轴向和周向磁化,发现不寻常的封闭模式的本质和curvature-induced磁手性效果。建筑在这些研究结果,本研究旨在探索磁手性碳纳米管的潜在与定制的几何图形和磁配置节能、高密度三维锰设备。
在本文中,我们调查的影响,不同的几何图形和磁磁手性碳纳米管的自旋波的配置属性。我们采用先进的仿真技术的结合,实验方法和理论分析研究几何之间的相互作用,磁化,自旋波动力学在这些新颖的纳米结构。我们的发现有助于理解磁手性碳纳米管的自旋波属性和为发展铺平道路的创新锰设备和提高性能能源效率。
在目前的工作中,我们试图找到解决方案的孤立系统表示轨迹的身体,这不同于测地线。显然,经典力学和相对论的理论给消极的回答这个问题[2 - 4]。因此,进一步考虑的原则是基于狭义相对论理论(SRT)。
材料和方法
样品制备和表征
磁手性碳纳米管合成使用Plasma-Enhanced原子层沉积(PEALD)的过程。纳米管由一个22 nm厚的坡莫合金(Py)壳覆盖一个六角形的砷化镓纳米线的核心和5 nm薄垫片层氧化铝,Py和砷化镓层分离。样本的特征使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)来确定他们的几何参数,如内外半径和确认Py shell的一致性。
实验设置和布里渊光散射显微镜
磁手性碳纳米管的定位差距的共面波导(CPW)自旋波激发和检测。当前应用于微波频率数据,生成一个动态磁场兴奋的自旋进动的相邻铁磁纳米管。Spin-processional运动检测利用布里渊光散射(BLS)显微镜在室温下,用单色蓝色激光聚焦在样品的表面和弹性散射光收集在背向反射几何。
微磁模拟
微磁模拟进行了使用面向对象的微磁框架(OOMMF),材料参数和仿真设置提供的补充材料(8、9)。模拟被用来计算特征频率提取功率谱密度(PSD)光谱和可视化spin-processional运动。模拟结果与实验相比,劳工统计局光谱识别和分析磁手性碳纳米管的自旋波模式。
数据分析
分析了实验和模拟数据来识别自旋波模式及其依赖的几何参数和磁配置磁手性碳纳米管。自旋波的属性,如色散关系和模式配置文件,提取并与理论预测和先前的研究。
不同几何形状的影响,研究了磁场对自旋波的属性配置来确定最优设计节能、高密度三维锰设备。
结果
自旋波模式在磁手性碳纳米管
实验BLS光谱和微磁模拟显示各种自旋波模式与不同的几何图形和磁磁手性碳纳米管配置。我们观察到不同模式概要文件和色散关系,与仿真结果一致,表明局限的存在模式和curvature-induced磁手性的影响。
几何参数和磁配置的影响
通过系统的不同几何参数和磁磁手性碳纳米管的配置,我们确定了具体的组合,导致增强的自旋波的属性。这些优化设计表现出改善模式约束,减少模式重叠,并增加模式分离,这对高性能的发展是至关重要的3 d magnonic设备。
与理论预测和先前的研究
我们的研究结果是在良好的协议与理论预测和先前的研究在磁手性碳纳米管的自旋波模式。观察到的自旋波的属性,如色散关系和模式配置文件,是符合curvatureinduced磁手性效应和不同寻常的封闭模式在文献中报道的性质。
自旋波属性优化磁手性碳纳米管
优化磁手性碳纳米管展出各种锰应用前途的自旋波属性,包括逻辑纳米元素和垂直through-chip通过3 d锰设备架构。增强的自旋波属性在这些可能导致改进性能和优化设计能源新一代锰设备的效率。
讨论
对自旋波模式和磁手性影响
我们的研究揭示了各种各样的自旋波模式与不同的几何图形和磁磁手性碳纳米管配置。观察到的模式与模拟结果是一致的,它的封闭模式和curvature-induced磁手性的影响。这些发现提供了宝贵的见解的自旋波动态磁手性碳纳米管及其节能潜力,高密度三维锰设备。
增强的自旋波属性的最优几何图形和磁配置
通过系统的不同几何参数和磁磁手性碳纳米管的配置,我们确定了具体的组合,导致增强的自旋波的属性。这些可能会提高性能和优化设计能源新一代锰设备的效率。进一步的研究可以探索更广泛的几何图形和磁配置识别额外的最优设计各种锰的应用。
与之前的研究和理论预测
我们的研究结果是在良好的协议与理论预测和先前的研究在磁手性碳纳米管的自旋波模式。观察到的自旋波的属性,如色散关系和模式配置文件,是符合curvatureinduced磁手性效应和不同寻常的封闭模式在文献中报道的性质。这种一致性验证实验和仿真方法和支持先进的磁手性碳纳米管的潜在锰的应用程序。
对3 d锰设备的发展
增强的自旋波属性中观察到优化磁手性碳纳米管可以为小说的发展铺平道路三维锰设备和提高性能能源效率。潜在应用包括纳米逻辑元素和垂直through-chip通过3 d锰设备架构。我们的研究有助于理解自旋波动态磁手性碳纳米管,并提供一个基础的发展下一代锰设备。
结论
在这项研究中,我们调查的影响的几何图形和磁配置的自旋波磁手性碳纳米管的性质。采用先进的仿真技术、实验方法和理论分析,我们研究了几何之间的相互作用,磁化,自旋波动力学在这些新颖的纳米结构。我们的研究结果显示不同的自旋波模式符合局限的存在模式和曲率诱导磁手性的影响。我们确定了具体的几何参数和磁的组合配置,导致增强的自旋波的属性,这是至关重要的发展的高性能三维锰设备。优化磁手性碳纳米管展出各种锰应用前途的自旋波属性,包括逻辑纳米元素和垂直through-chip通过3 d锰设备架构。
我们的结果不仅促进我们对自旋波的理解动态磁手性碳纳米管还提供一个基础的发展下一代锰设备和提高性能能源效率。然而,重要的是要承认我们的研究的局限性,如有限激光的穿透深度劳工统计局实验和均匀磁脉冲微磁模拟。未来的研究可以探讨更广泛的几何图形和磁场配置,以及解决这些局限性进一步优化磁手性碳纳米管的设计先进的锰的应用程序。
确认
特别要感谢工作人员在显微镜样品表征和成像设备。我们感谢那些贡献的努力的开发和维护在这项研究中使用的模拟工具和软件。最后,我们承认那些评论家的建设性的反馈和建议,这有助于提高我们的质量手稿。
补充材料
材料参数对微磁模拟
使用的材料参数的微磁模拟坡莫合金(Py)壳的磁手性碳纳米管如下:
•饱和磁化(女士):800金2
•交换刚度常数(Aex)成分股:13 pJm3
•吉尔伯特阻尼常数:0.014
•各向异性常数(K):0(假设微不足道的磁晶各向异性)
仿真设置OOMMF
面向对象的微磁框架(OOMMF)进行了模拟使用以下设置:
•细胞大小:2 nm×2×2 nm(选择基于收敛测试)
•时间步长:1 ps
•外部磁场:达到不同目的不同磁构型
•仿真时间:10纳秒
额外的实验数据
额外的实验BLS光谱和扫描电镜的图像磁手性碳纳米管具有不同几何图形和磁配置在这一节中提供。这些数据支持这项研究的主要发现和观察到的自旋波模式提供进一步的证据及其几何参数和磁配置的依赖。
理论计算
详细理论计算自旋波色散关系和模式配置文件在本节提供磁手性碳纳米管。这些计算是基于分析模型由[8],用于实验和模拟结果进行比较。之间的协议的理论预测和观察到的自旋波属性验证实验和仿真方法和支持的潜力为高级锰应用磁手性碳纳米管。
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- 补充材料参考从原始佐丹奴et al。(2023)纸)
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