《Materials Today Nano》：Magnetic Duality and Composition-Engineered Magnetoresistance in Bisegmented Co–Ni Jellyfish Nanowires via Anisotropy Engineering
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•双段Co–Ni水母纳米线实现分段各向异性控制•磁性二元性：Co头部实现磁通闭合，Co腿部形成涡旋链•磁通闭合态使静磁相互作用降低超过35%•可编程各向异性磁阻达到1.0%，具有两步翻转特征•为高密度自旋电子器件和神经形态计算提供设计蓝图引言信息技术领域对更高密度、更高能效和
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双段Co–Ni水母纳米线实现分段各向异性控制
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磁性二元性：Co头部实现磁通闭合，Co腿部形成涡旋链
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磁通闭合态使静磁相互作用降低超过35%
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可编程各向异性磁阻达到1.0%，具有两步翻转特征
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为高密度自旋电子器件和神经形态计算提供设计蓝图
引言
信息技术领域对更高密度、更高能效和更新颖功能的不懈追求，推动了磁性研究超越薄膜的平面限制。向第三维度的拓展提供了强有力的杠杆：它能够实现空间的高效利用，开启在二维中无法获得的奇异磁态，并为器件微型化和功能化提供了新途径[1]、[2]。在这一蓬勃发展的三维纳米磁性领域中，一维（1D）纳米结构——如纳米线[3]、分段纳米线[4]、[5]、纳米管[6]、[7]、纳米线圈[8]，以及最近引入的"水母"纳米线[9]——已作为一种多功能平台崭露头角。其高长径比诱导出强烈的单轴形状各向异性，这是一个基本参数，可通过引入曲率或调节几何形状进一步调控。这种结构控制使得非平凡自旋纹理的稳定化成为可能，包括涡旋[10]、布洛赫点畴壁[2]、天体涡管[11]、霍普菲恩[12]和"螺旋"态[13]，这些结构在先进数据传输[9]、信息处理[4]、[14]、神经形态计算[15]和生物医学应用[16]方面具有广阔前景。García等人[17]和Arzuza等人[18]在一维纳米结构可控合成和磁性工程方面的重大进展，为实现上述功能性三维纳米磁器件提供了关键的实验基础。该领域的一个关键前沿是有意设计形状各向异性与其他各向异性贡献（如磁晶各向异性）之间的竞争。这种相互作用可以产生更为复杂且可调控的磁态。例如，密排六方（hcp）钴具有强烈的单轴磁晶各向异性。在多晶纳米线中，c轴的取向可通过电沉积参数（如pH[19]、[20]、[21]、电压[22]、[23]或外加磁场[24]）加以控制，从而使磁晶各向异性与形状各向异性相互增强或竞争[25]。利用这种竞争是编程局部磁构型及纳米结构整体磁响应的关键，为实现自下而上设计磁性能的功能材料提供了一条途径。最近的实验工作系统地定量研究了hcp Co纳米线中的各向异性竞争，通过将生长参数与所得晶体织构和磁反转行为相关联，Arcinieg Jaimes等人[26]、Broens等人[27]和Terruzzi等人[28]对此进行了展示。本研究直接建立在我们之前关于均质Ni水母（JF）纳米线[9]的研究之上，该研究证明了利用双层纳米多孔阳极氧化铝模板（BNAATs）在单个纳米结构内创建复杂"头部"和"腿部"几何构型的能力。在此，我们引入双段水母（BSJF）纳米线，有意排列Co和Ni分段来扩展这一概念。Ni的磁晶各向异性可忽略不计，可作为形状各向异性占主导的模型体系。Co具有强烈且可调控的磁晶各向异性，充当可调平衡。这种材料组合使我们能够系统研究形状各向异性与磁晶各向异性的相互作用如何支配同一纳米线不同分段中的畴结构。
通过采用一系列综合实验技术，包括磁力显微镜（MFM）、一阶反转曲线（FORC）图分析以及单根纳米线的各向异性磁阻（AMR）测量，并结合详细的微米磁学模拟，我们揭示了一种独特的磁性二元性。我们证明Co分段可以被定制为呈现磁通闭合多畴态或形状各向异性主导的涡旋构型，其行为完全由其几何构型决定。这种局部畴结构反过来决定了整体磁响应，从而抑制阵列中的静磁相互作用，并提供了一种编程磁阻响应的机制。我们的结果建立了功能性磁性纳米材料的设计蓝图，其中通过对竞争各向异性的战略性控制，可以工程化静态和动态磁性能，这是实现其在下一代自旋电子和神经形态计算架构中应用潜力的关键一步。
章节摘要
形貌、成分与晶体结构
首先通过SEM表征了双层纳米多孔阳极氧化铝模板（BNAATs）的形貌。顶部和底部的代表性图像见补充文件（图S1(a,b)）。顶层（第一次阳极氧化）孔的中位直径为D=173±23 nm，孔间距为Dint=245±31 nm。底层（第二次阳极氧化）的孔显著更小：D=87±11 nm，Dint=120±16 nm。两种直径分布均遵循正态
结论
在本工作中，我们成功制备并表征了一类新的功能性磁性纳米材料：双段Co–Ni水母纳米线。通过利用双层纳米多孔阳极氧化铝模板和双浴电沉积策略，我们实现了在单个纳米线中对Co（强磁晶各向异性）和Ni（形状各向异性主导）空间排列的精确控制。这种设计使我们能够系统研究
双层纳米多孔阳极氧化铝模板和水母纳米线的合成
双层纳米多孔阳极氧化铝模板（BNAATs）采用两步阳极氧化工艺制备，详见我们之前的工作[9]。所有模板均在相同条件下制备以确保形貌一致性。简言之，高纯度铝板（99.995%，直径25 mm，厚度0.5 mm，Girmet LLC）在HClO4与C2H5OH的1:4（v/v）混合液中，以Cu板为阴极，在500 mA·cm-2的电流密度下电化学抛光60 s。第一次
CRediT作者贡献声明
M.I. Sobirov：撰写——初稿、验证、调查研究、形式化分析。K.A. Rogachev：撰写——初稿、验证、调查研究。M.A. Bazrov：调查研究。M.E. Letushev：调查研究、可视化。Zh. Zh. Namsaraev：调查研究。I.M. Sapovskii：调查研究。T.R. Rakhmatullaev：调查研究。N.V. Ilin：调查研究。A.A. Koshelenko：调查研究。A.O. Lembikov：调查研究。S.M. Pisarev：调查研究。A.S. Samardak：撰写——审阅与编辑，
利益冲突声明
? 作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
M.I. Sobirov、K.A. Rogachev、I.M. Sapovskii、T.R. Rakhmatullaev、N.V. Ilin、A.A. Koshelenko、A.O. Lembikov、A.Yu. Samardak感谢俄罗斯科学基金会（项目编号24-72-10088）的资助。
M.I. Sobirov|K.A. Rogachev|M.A. Bazrov|M.E. Letushev|Zh. Zh. Namsaraev|I.M. Sapovskii|T.R. Rakhmatullaev|N.V. Ilin|A.A. Koshelenko|A.O. Lembikov|S.M. Pisarev|A.S. Samardak|A.Yu. Samardak
