近十年间,承载着横向磁畴壁的细磁性纳米线作为新型磁存储器、逻辑门和寄存器的基本单元而受到广泛关注。在轴向磁场、电流或者温度梯度等因素的驱动下,横向磁畴壁沿轴向做高速运动,从而实现信息的高速存取和处理。为提高器件的处理速度,就必须进一步加速横向磁畴壁的运动。在诸多可能的方式之中,施加横向磁场是最简便易行也是最基本的方式。因此充分了解横向磁场对横向磁畴壁的构型以及动力学性质的调制作用,对于未来的器件优化具有重大意义。在本文中,我们将系统地研究横向磁场对双轴磁性纳米线中横向磁畴壁的静态构型和在磁场/电流驱动下运动的调制作用。在磁场驱动的横向磁畴壁运动方面:作为本文中工作的基础,我们首先介绍了均匀横向磁场对细磁性纳米线中横向磁畴壁静态构型的调制,以及对轴向磁场驱动下运动的加速效应。在动力学情形,渐进展开方法是处理行波模式运动的一种非常有效的方法。我们系统介绍了其基本物理思想和技巧;紧接着,举例说明了此方法的典型应用场景,即均匀横向磁场对横向磁畴壁的运动加速效应研究。一般来说,均匀横向磁场施加方便,加速效应明显;然而在其作用下在横向磁畴壁中心附近磁畴壁方位角平面会发生扭曲,产生额外的阻错磁场,不利于某些场合下的应用。因此如何诱导出所谓的平面横向磁畴壁(磁矩方位角均位于同一平面内)是我们关心的主要问题。达到此目的的方式有很多种,我们采取的策略是将横向磁场从均匀拓展为幅度固定、指向沿纳米线轴向可变。在这样的约束下,我们得到了能够诱导出具有给定倾斜姿态的平面横向磁畴壁的横向磁场幅度上下限,以及对于每个允许的横向磁场幅度,横向磁场沿轴向的指向构型;在这样的横向磁场作用下,我们也证明了横向磁畴壁将被加速。最后,我们讨论了实验上实现此策略的若干可能方案。相关结果发表在:Scientific Reports,2017,7:43065。二、在电流驱动的横向磁畴壁运动方面:电流驱动情形蕴含着更为深刻的物理,也包含了更为丰富的可能构型。巡游电子自旋与局域磁化强度之间的s-d交换相互作用引起了二者之间的自旋角动量交换,从而导致了各种可能的自旋转移矩。我们首先简要介绍了电流驱动磁动力学的已有结果,主要包括磁化强度分立情形(自旋阀结构)和连续情形(磁性纳米线)中自旋转移矩的具体形式、加入自旋转移矩后LLG方程的行波模式解等。然而所有这些结果缺少一个清晰明了的物理图像作为主线予以串联。受磁场驱动磁畴壁运动的能量耗散图像启发,基于巡游电子与局域磁矩的s-d交换模型,我们建立了电流驱动磁畴壁运动的能量耗散图像。与常见的力矩图像相结合,可解释所有已有解析结果。接着,利用渐进展开方法,我们系统地研究了横向磁场对多种磁性纳米结构中电流驱动横向磁畴壁动力学的调制。在最简单的情形,横向场取为均匀横向磁场。我们选取了实验中最常见的三种构型:(ⅰ)电流垂直注入狭长自旋阀的CPP构型,(ⅱ)电流沿轴向注入单层磁性纳米线的CIP构型以及(ⅲ)电流沿轴向注入“单层磁性纳米线+重金属非磁性衬底”的bilayer构型,来循序渐进地进行探索。在所有的情形(不论无横向场时是否存在严格解析解)下,渐进展开方法均给出了均匀横向磁场调制横向磁畴壁运动的机制、得到了相应的调制因子。利用在上一章得到的能量耗散图像以及已有的力矩图像,我们对这些解析结果进行了合理的解释。我们的结果既有助于解释实验上已有的一些令人困惑的测量结果,也为未来基于横向磁畴壁运动的磁性器件的优化提供重要的参考信息。相关结果已经投稿至:Phys.Rev.B,正在审稿之中。