磁涡旋极性翻转的局域能量

针对坡莫合金纳米圆盘中的单个磁涡旋结构,采用微磁学模拟研究了磁涡旋极性翻转过程中的局域能量密度.磁涡旋的极性翻转通过与初始涡旋极性相反的涡旋与反涡旋对的生成,以及随后发生的反涡旋与初始涡旋的湮没来实现.模拟结果显示当纳米圆盘样品中局域能量密度的最大值达到一临界值时,磁涡旋将会实现极性翻转,其中交换能起主导作用.基于涡旋极性翻转过程中出现的三涡旋态结构,应用刚性磁涡旋模型对局域交换能量密度进行了理论分析.通过刚性磁涡旋模型得到的磁涡旋极性翻转所需的局域交换能量密度的临界值与模拟结果符合得较好.

切边纳米铁磁盘对中磁涡旋旋性的磁场调控

铁磁纳米盘中的磁涡旋态因稳定性高,并且其面内磁化的旋转方向具有天然的二向性(顺时针(CW)和逆时针(CCW)),可以作为信息存储的一个比特单元而成为最近研究的热点.基于磁涡旋旋性的信息存储要求人们能够独立地控制磁涡旋的旋转方向.从旋性的角度考虑,在一对纳米盘中可能出现四种磁涡旋基态,即(CCW,CCW),(CCW,CW),(CW,CCW)和(CW,CW).本文通过引入厚度不同且切边的纳米磁盘对,并对其施加面内磁场来实现对四种涡旋基态的独立控制,并通过微磁学模拟证明了这种方法的可行性.

椭圆纳米盘中磁涡旋结构的方位角自旋波模式

本文针对坡莫合金椭圆形盘中的磁涡旋结构,采用微磁学模拟与傅里叶分析相结合的技术研究了磁涡旋自旋波的本征激发模式.通过沿样品短轴方向施加一面内方向的脉冲磁场,观察到一系列方位角自旋波模式.观察到的自旋波模式具有两重对称性,可以通过C2群理论来进行类型的划分.此外,自旋波模式的频率随着方位角指标的变化而线性增加.模拟结果显示样品的平均交换能量密度明显的高于平均静磁能量密度;局域交换能量密度主要集中在涡核初始位置,而局域静磁能量密度主要分布在长轴附近.交换作用对受限于铁磁薄膜椭圆盘中的单个涡旋态的能量要起主导作用,从而导致方位角自旋波模式频率随着方位角指标的增加而增加.

极化电流非对称分布对磁涡旋动力学行为的影响

以三个纳米点接触将自旋极化电流通入纳米盘,采用微磁模拟方法,研究了极化电流的大小、方向和间距对磁涡旋动力学行为的影响。结果表明:随电流密度增加磁涡旋均发生了类似旋转回归运动和极性反转。当电流方向为(1,1,1)时,接触点位置非对称分布比接触点位置对称分布时磁涡旋核更易启动,扩大了磁涡旋核做类似旋转回归运动的电流范围,明显减小了极性反转时达到暂态构型的时间,更有利于磁涡旋在纳米振荡器和磁存储方面的应用。当电流方向为(1,1,-1)时,接触点位置非对称分布对磁涡旋的动力学行为影响较小,此时电流方向的非对称分布起主导作用。

自旋极化电流驱动下磁涡旋的旋转回归运动和手征性反转

将方向为(-1,1,-1)的3个自旋极化电流通入纳米盘,用OOMMF(object oriented micromagnetic framework)软件分析自旋极化电流大小和位置分布对磁涡旋动力学行为的影响.结果表明:磁涡旋核做旋转回归运动时,最大速度在轨迹上的位置相对固定,利用该性质,可在最大速度处引入缺陷,使磁涡旋核运动到缺陷处被钉扎并发生反转,从而实现磁涡旋核极性的可控反转;通过改变极化电流的大小或位置,可调节磁涡旋核旋转回归运动频率的大小;在高电流密度区域,可实现磁涡旋手征性反转,且反转时间较短;与极化电流位置对称分布相比,其手征性反转的电流范围变大,达到暂态构型的时间变短。

纳米盘中磁涡旋核极性反转机制的研究

纳米盘中的磁涡旋因具有形成稳态的尺寸小、热稳定性高以及可以高密度集成等独特的磁特征而被广泛应用在磁随机存储器、新型逻辑原件、纳米微波振荡器等方面。磁涡旋在这些方面的应用主要是利用磁涡旋的旋转回归运动和磁涡旋核极性的反转过程中所表现出来的动力学特征。文章对磁涡旋核极性反转的4种机制进行了详细剖析,并深入讨论了每种反转机制的特征及产生的条件。

软磁Ni_(80)Fe_(20)薄膜单元中磁涡旋结构的高分辨磁力显微观察

本文利用高分辨磁力显微技术对Ni80Fe20薄膜单元进行了直接观察,发现在双圆盘"花生形"单元中存在磁涡旋结构,并能够清晰地看到单元中心附近或亮或暗的涡旋核。实验结果表明,在包括针尖卷积效应的情况下,磁涡旋核中心轮廓线的直接测量宽度约为40 nm,这个分辨率远高于迄今为止报道的关于磁涡旋结构的MFM测量结果。

电流调控磁涡旋的极性和旋性

提出了一种特殊自旋阀结构,其极化层(钉扎层)磁矩沿面内方向,自由层磁矩成磁涡旋结构.自由层在形状上设计成左右两边厚度不同的阶梯形圆盘.微磁学模拟研究发现,通过调控所施加的高斯型脉冲电流的大小、方向和脉冲宽度,可以实现磁涡旋的不同旋性、不同极性的组态控制.分析了该结构中电流调控磁涡旋旋性和极性的物理原因和微观机理.

具有尺寸限制的点接触结构自旋极化电流驱动下磁涡旋的稳态振荡

选取具有尺寸限制的点接触结构作为研究对象,采用Thiele方程对模型中磁涡旋在自旋极化电流作用下的动力学行为进行计算.计算表明磁涡旋可以在一定的电流密度范围内稳定旋转,该稳定旋转可以存在的电流密度范围与点接触区的大小和纳米点的尺寸有关.当磁涡旋核作稳态旋转时,其所处的轨道半径以及旋转频率都随电流密度的增加而增加,旋转频率可调节的范围随点接触尺寸的增加快速减小.

界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用下辐射状磁涡旋形成机制

辐射状磁涡旋结构是一种稳定的拓扑磁结构,因其具有热稳定性高、驱动电流小等特点,成为当前继斯格明子之后又一新兴的研究热点.本文利用微磁学模拟方法研究了在界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(IDMI)下辐射状磁涡旋形成机制.结果表明:纳米盘直径越小,能稳定形成辐射状磁涡旋的IDMI强度范围就越大,当圆盘厚度增加一个数量级时,虽然可以稳定形成辐射状磁涡旋,但IDMI强度取值范围会随之变小.通过对不同磁矩初始态下辐射状磁涡旋的形成过程中磁矩、斯格明子数及各项能量变化的研究发现,环形涡旋和单畴均可作为辐射状磁涡旋形成的初始状态,但单畴初始态的形成时间比环形涡旋初始态的形成时间更长,其能量衰减时间比以环形涡旋为初始态的衰减时间更短.这表明形成辐射状磁涡旋极性比形成辐射旋性需要更长时间,且能量变化主要与涡旋核的生成及面内辐射状磁矩有关,而与涡旋核在盘中的位置无关.研究结果揭示了辐射状磁涡旋的形成机制,为基于辐射状磁涡旋的具体应用提供了理论依据.

利用扫描透射X射线显微镜观测磁涡旋结构

利用上海光源软X射线谱学显微光束线站(STXM)并结合X射线的磁圆二色效应,我们对方形、圆形和三角形的Ni80Fe20薄膜微结构中的磁涡旋结构进行了定量实验观测,并利用同步辐射光源的元素分辨特性,分别在Fe和Ni的L3吸收边对涡旋磁结构进行了观测.我们还对磁涡旋中磁矩的分布进行了定量分析,发现实验结果与微磁学模拟结果完全符合.

三角形结构中磁涡旋自旋波模式的研究

具有手型和极性双重属性的磁涡旋结构,自发现以来就被视为有望成为下一代自旋电子学器件的可能载体之一.尤其近年来随着Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的发现,在具有中心反演对称性破缺或强自旋轨道耦合的体系中,使得一般的面内磁涡旋具有更加多样的动力学行为.本文通过微磁学模拟的方法,系统研究了在等边三角形结构中磁涡旋能够稳定存在的条件,并在此基础上分别通过施加面内和面外两个方向的微波磁场来激励其振荡,其中除常见的面内旋转模式和面外呼吸模式外,还存在高频微波磁场下的分裂模式,以及呼吸旋转同步的自旋波模式.最后,通过改变体系中Dzyaloshinskii-Moriya有效场的强度来改变整个三角形中的磁结构,进而调控不同自旋波模式的本征频率.本文结果对研究自旋波模式的多样性具有一定的借鉴意义,并且为多类型的自旋波模式能够在相关自旋电子学器件的研发提供更多选择.

纳米接触点的变化对磁涡旋核极性反转的控制

通过微磁模拟的方法研究了纳米接触点的个数、尺寸以及位置对磁涡旋核极性反转的影响.模拟计算显示,与纳米接触点被设置在盘中央对比,如果纳米接触点被设置在偏离盘中央时,磁涡旋核极性反转的临界电流密度和反转时间都会大幅度减小.当设置两个纳米接触点时,如果改变半径小的接触点的位置,则仅对临界反转电流密度有明显影响;如果改变的是半径大的接触点的位置,则对临界反转电流密度和反转时间都有影响.所有的模拟计算都显示纳米接触点的个数、尺寸以及位置均不影响磁涡旋核的反转速度.

退磁效应诱导的二维涡旋拓扑磁振子能级退简并

涡旋磁振子是一类携带有受到拓扑保护的内禀轨道角动量的自旋波。磁性量子理论给出了二维圆形铁磁纳米量子点中涡旋磁振子的解析刻画,并定义了其轨道角动量。在低维铁磁系统中,退磁效应(偶极-偶极相互作用)的存在诱导涡旋磁振子产生能级退简并(能级劈裂),使得具有不同拓扑荷的本征模式形成二能级系统。在外加驱动的激发下,涡旋磁振子二能级系统会出现能级跃迁。这使得构建超高速低功耗拓扑量子NOT门成为可能。以上结果得到了微磁学模拟的确认。

两个纳米点接触下磁涡旋的动力学行为

研究了两个纳米点接触系统中磁涡旋的动力学行为.平面外的两个极化电流分别通过一个位于盘中心的纳米接触点和一个不在盘中心的纳米接触点通入坡莫纳米盘.随着电流密度的增加,磁涡旋依次出现了旋转回归运动、极性反转、奇异的磁涡旋构型等动力学现象.重点研究了磁涡旋旋转回归运动的轨迹和旋转频率.

纳米接触点的位置和大小对磁涡旋核反转的影响

利用微磁模拟的方法研究了纳米接触点的位置和大小对坡莫纳米盘中磁涡旋核极性反转的影响.着重研究了纳米接触点的位置和大小对磁涡旋核反转的临界电流密度和反转时间的影响.微磁模拟结果表明,纳米接触点的大小对磁涡旋核反转的临界电流密度产生很大影响,而纳米接触点的位置对磁涡旋核的反转时间影响很大.

电磁波涡旋磁疗法对于产后乳腺疏通的应用及护理

目的:探讨在产后乳腺疏通过程中给予电磁波涡旋磁疗法的临床效果以及护理干预。方法:采集2012年6月-2013年6月本院足月产产妇180例,按随机数字表法分为对照组(n=90)和观察组(n=90),均采用电磁波涡旋磁疗法对产后乳腺进行疏通,对照组采用常规护理,观察组在对照组基础上采用综合干预护理。观察两组临床效果。结果:两组泌乳时间比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组乳汁分泌较好者88例,无中重度乳房肿胀;对照组乳汁分泌较好者80例,中重度乳房肿胀9例。观察组的乳汁量及乳房胀痛情况均明显优于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:电磁波涡旋磁疗法对产后产妇易发生乳腺堵塞继而引发严重的并发症有着较好的预防效果。同时给予有效的护理干预使其临床效果更为明显,值得临床广泛应用。

涡旋磁纳米颗粒——崭新的生物医用磁性纳米平台

相比于超顺磁性纳米颗粒,具有涡旋磁畴的磁性纳米颗粒,由于独特的磁化闭合分布、较大的粒径尺寸及外加磁场中的磁化翻转特性,使得其兼具弱的颗粒间磁相互作用和更优异的磁学性能,在生物医学领域展现出了更好的应用优势和潜力.本综述结合近年来国内外对涡旋磁畴的研究及涡旋磁纳米颗粒在生物医学领域的报道,提出了一类新型的生物医用涡旋磁溶胶体系,并以涡旋磁氧化铁纳米盘和纳米环为例,介绍了涡旋磁纳米颗粒的化学合成,并着重论述了这类具有独特涡旋畴结构的纳米颗粒在磁共振成像、抗肿瘤治疗等生物医学应用上的最新研究进展.

应用磁热疗法治疗膝骨关节炎的疗效观察及机制

目的结合传统热疗理念与磁感应技术,原创性用磁热疗法治疗膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)并探索其机制,以建立具有现代医学特色的KOA治疗新方法。方法建立大鼠原发性KOA模型,并构建以涡旋磁氧化铁纳米环为平台的高效磁热疗介质,在低强度磁场条件下对KOA病灶部位进行精准控温加热,通过痛觉、膝关节组织病理学、膝关节形态和MicroCT显微骨结构变化等临床指标检测及血清炎症因子含量测定等,观察磁热治疗KOA的疗效及机制。结果经磁热治疗后大鼠的机械痛阈值相比模型组提高了约48.9%,关节囊和滑膜组织充血、水肿及软骨表面磨损程度较模型组均明显减轻,Mankin及OARSI评分分别降低了约33%和20%,MicroCT结果显示软骨下骨的硬化程度有所改善,血清中炎症因子含量降低。结论利用涡旋磁氧化铁纳米环设计并构建高效磁热疗纳米制剂,应用于KOA的治疗有确切疗效,其机制与抑制炎症因子有关。

对接受电磁波涡旋磁疗的乳腺管堵塞产妇实施优质护理的效果研究

目的:探讨对接受电磁波涡旋磁疗的乳腺管堵塞产妇实施优质护理的临床效果。方法:选取2019年1月至7月期间在江苏省徐州医学院第二附属医院进行分娩后发生乳腺管堵塞的120例产妇作为研究对象。将这些产妇分为对照组和观察组,每组各有60例产妇。对两组产妇均进行电磁波涡旋磁疗。在治疗期间,对对照组产妇进行常规护理,对观察组产妇进行优质护理。然后比较两组产妇接受治护的效果。结果:分娩后,两组产妇泌乳的时间相比,P>0.05。观察组产妇中泌乳量少的产妇所占的比例低于对照组产妇中相应产妇的占比,P<0.05。观察组产妇中泌乳量较多、泌乳量充足的产妇所占的比例均高于对照组产妇中相应产妇的占比,P<0.05。两组产妇中未泌乳的产妇所占的比例相比,P>0.05。观察组产妇中乳房健康的产妇所占的比例高于对照组产妇中相应产妇的占比,P<0.05。观察组产妇中乳房轻度胀痛、中度胀痛、重度胀痛的产妇所占的比例均低于对照组产妇中相应产妇的占比,P<0.05。结论:对接受电磁波涡旋磁疗的乳腺管堵塞产妇实施优质护理的效果较为理想,可有效地增加其泌乳量,缓解其乳房胀痛的症状。