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硕士二年级学生贺晓梅发现铁弹材料畴翻转行为的雪崩形貌特征


2016-02-23
 

    在铁性材料中,宏观的畴翻转行为通常是由多个纳米级微结构的翻转汇聚而成。比如铁电畴壁的横向运动,这是由畴壁上运动的扭结组成。扭结的运动是畴翻转初级阶段非常重要的特征,然而其尺度只有原子量级,因此只有在高分辨率的实验中可见,比如声发射实验。近年,随着飞秒时间分辨荧光光谱等实验手段的出现,畴翻转行为研究的焦点从传统的雪崩平均数量的统计转向了包括局部突跳、扭结运动的描述。但是单个突跳信号的形貌特征十分随机,通常呈锯齿状。如果我们考虑平均形貌,那么随时间演化的雪崩形貌是可预测的吗?

 

    作者通过分子动力学模拟首先发现,铁弹材料畴翻转过程中雪崩是通过平均瞬时雪崩形貌形成的。进一步研究发现这种普遍意义上的平均瞬时雪崩形貌是对称的,并且呈抛物线分布:J(t)/Jmax=1- 4(t/tmax - 0.5)2,其中J(t) 是在时刻t雪崩的振幅;同时,这一形貌特征不受温度的影响,即在等温区和热激活区是一致的。其次,作者发现由于峰的重叠或者分裂,从而引起了雪崩形貌由2次向4次抛物线的转变。由于畴翻转行为的应用受制于雪崩噪声,并且畴翻转过程瞬时雪崩形貌特征将决定存储或传输信号的带宽;因此,上述雪崩形貌工作的研究对于高频铁性材料畴翻转的应用是十分重要的,并具有一定的指导作用。

 

    该论文已发表于Applied Physics Letters (108, 072904 (2016)  PDF)。

    APL的评阅人如是评价"The authors provide an original, very interesting contribution to the topic of local avalanches…..The manuscript should be accepted as it stands"。



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