17、磁性纳米管的磁化反转与动力学特性

磁性纳米管的磁化反转与动力学特性

1. 纳米膜磁化特性与磁性各向异性调控

纳米膜的磁化和缠绕数决定了其磁化是单畴还是分裂成多畴。通过离子辐照可以进一步调节局部磁各向异性，从而形成交替的纵向畴，这些纵向畴可用于磁场驱动的同步货物输送。

2. 磁化反转过程

2.1 引言

早在1994年，就有人对孤立磁性纳米管的磁化反转过程进行了理论研究，当时主要针对无限长系统，重点关注成核过程，发现卷曲和屈曲机制与圆柱对称性相关。几年后，Hertel通过微磁模拟研究了有限长度的镍纳米线，发现当半径(R = 20 nm)时，反转过程通过横向畴壁传播发生；当(R = 30 nm)时，则通过涡旋畴壁传播（或卷曲模式）。这些模拟为两种反转过程的磁化建立理论模型提供了关键依据。

理论研究表明，对于足够大的纳米管，磁化通过横向或涡旋畴壁的成核和传播而反转，具体取决于横截面。较小半径时，横向模式在能量上更有利；较大半径时，涡旋模式更受青睐。随后，Allende等人研究了横向和涡旋模式之间的角度相关转变，发现磁场的非轴向分量有利于在其方向上形成横向畴壁，防止其出现已知的振荡。此外，还存在第三种反转路径，即波反转模式。

一些研究人员通过纳米管阵列给出了横向和涡旋畴壁存在的实验证据。早期测量无法避免相邻样品之间的静磁相互作用，对结果的解释存在固有局限性。在这些实验中，通过磁滞回线测量及其矫顽场来推断两种磁化反转模式的出现。另一种方法则依赖于单个磁性纳米管，例如使用扫描超导量子干涉装置磁力计，揭示了如理论预测的通过涡旋状畴的成核和传播介导的磁反转机制。

2.2 涡旋和横向畴壁模型

为了计算磁化反转模式的能量势垒