Publication

Temporal upscaling in micromagnetism via heterogeneous multiscale methods

Doghonay Arjmand
2019
Article
Résumé

We consider a multiscale strategy addressing the disparate scales in the Landau-Lifschitz equations in micromagnetism. At the microscopic scale, the dynamics of magnetic moments are driven by a high frequency field. On the macroscopic scale we are interested in simulating the dynamics of the magnetisation without fully resolving the microscopic scales. The method follows the framework of heterogeneous multiscale methods and it has two main ingredients: a micro- and a macroscale model. The microscopic model is assumed to be known exactly whereas the macromodel is incomplete as it lacks effective quantities. The two models use different temporal and spatial scales and effective parameter values for the macromodel are computed on the fly, allowing for improved efficiency over traditional one-scale schemes. For the analysis, we consider a single spin under a high frequency field and show that effective quantities can be obtained accurately with step-sizes much larger than the size of the microscopic scales required to resolve the microscopic features. Numerical results both for a single magnetic particle as well as a chain of interacting magnetic particles are given to validate the theory. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.

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Microscopic scale
The microscopic scale () is the scale of objects and events smaller than those that can easily be seen by the naked eye, requiring a lens or microscope to see them clearly. In physics, the microscopic scale is sometimes regarded as the scale between the macroscopic scale and the quantum scale. Microscopic units and measurements are used to classify and describe very small objects. One common microscopic length scale unit is the micrometre (also called a micron) (symbol: μm), which is one millionth of a metre.
Moment magnétique
En physique, le moment magnétique est une grandeur vectorielle qui permet de caractériser l'intensité d'une source magnétique. Cette source peut être un courant électrique, ou bien un objet aimanté. L'aimantation est la distribution spatiale du moment magnétique. Le moment magnétique d'un corps se manifeste par la tendance qu'a ce corps à s'aligner dans le sens d'un champ magnétique, c'est par exemple le cas de l'aiguille d'une boussole : le moment que subit l'objet est égal au produit vectoriel de son moment magnétique par le champ magnétique dans lequel il est placé.
Température
La température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement. En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l’entropie (en thermodynamique et en physique statistique).
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