Nanomagnes

Nanomagnes to system submikrometryczny, który przedstawia spontaniczny porządek magnetyczny ( namagnesowanie ) przy zerowym przyłożonym polu magnetycznym ( remanencja ).

Mały rozmiar nanomagnesów zapobiega tworzeniu się domen magnetycznych (patrz pojedyncza domena (magnetyczna) ). Dynamika magnetyzacji wystarczająco małych nanomagnesów w niskich temperaturach, zazwyczaj magnesów jednocząsteczkowych , przedstawia zjawiska kwantowe , takie jak makroskopowe tunelowanie spinowe . W wyższych temperaturach namagnesowanie podlega przypadkowym fluktuacjom termicznym ( superparamagnetyzm ), które stanowią granicę wykorzystania nanomagnesów do trwałego przechowywania informacji.

Kanonicznymi przykładami nanomagnesów są ziarna metali ferromagnetycznych ( żelaza , kobaltu i niklu ) oraz magnesy jednocząsteczkowe. Zdecydowana większość nanomagnesów zawiera atomy metali przejściowych ( tytanu , wanadu , chromu , manganu , żelaza, kobaltu lub niklu) lub metali ziem rzadkich ( gadolinu , europu , erbu ).

Ostateczny limit miniaturyzacji nanomagnesów został osiągnięty w 2016 r.: pojedyncze atomy Ho wykazują remanencję po osadzeniu na atomowo cienkiej warstwie powłoki MgO srebrnej warstwy, o czym donosili naukowcy z EPFL i ETH w Szwajcarii. Wcześniej najmniejsze zgłaszane nanomagnesy, biorąc pod uwagę liczbę atomów magnetycznych, były dwupokładowymi ftalocyjanów z tylko jednym atomem pierwiastka ziem rzadkich. Inne systemy wykazujące remanencję to nanoinżynieryjne łańcuchy Fe, osadzone na Cu 2 Powierzchnie N / Cu (100), pokazujące stany podstawowe Neela lub ferromagnetyczne w układach zawierających zaledwie 5 atomów Fe z S = 2. Kanoniczne magnesy jednocząsteczkowe to tak zwane układy Mn 12 i Fe 8 , każdy z 12 i 8 atomami metalu przejściowego i oba o spinie 10 (S = 10) stanach podstawowych .

Zjawisko namagnesowania pola zerowego wymaga spełnienia trzech warunków:

  1. Stan podstawowy ze skończonym spinem
  2. Bariera energetyczna anizotropii magnetycznej
  3. Długi czas relaksacji wirowania.

Warunki 1 i 2, ale nie 3, zostały zademonstrowane w wielu nanostrukturach, takich jak nanocząstki , nanowyspy i kropki kwantowe z kontrolowaną liczbą atomów magnetycznych (od 1 do 10).

  1. Bibliografia   _ Deshmukh, Mandar M.; Myers, EB; Ralph, DC (15 listopada 1999). „Tunelowanie przez poszczególne stany elektronowe w nanocząstkach ferromagnetycznych”. Listy z przeglądu fizycznego . 83 (20): 4148–4151. arXiv : cond-mat/9904248 . Bibcode : 1999PhRvL..83.4148G . doi : 10.1103/PhysRevLett.83.4148 . S2CID 39584741 .
  2. Bibliografia    _ Wernsdorfer W.; Thirion, C.; Mailly, D.; Dupuis, V.; Melinon, P.; Pérez, A. (14 maja 2001). „Anizotropia magnetyczna pojedynczego nanoklastra kobaltowego”. Fizyczne listy przeglądowe . 86 (20): 4676–4679. arXiv : cond-mat/0012029 . Bibcode : 2001PhRvL..86.4676J . doi : 10.1103/PhysRevLett.86.4676 . PMID 11384312 . S2CID 41734831 .
  3. ^   Gatteschi, Dante; Sessoli, Roberta; Czarny charakter, Jacques (2006). Nanomagnesy molekularne (red. Przedruk). Nowy Jork: Oxford University Press . ISBN 0-19-856753-7 .
  4. Bibliografia     _ Rusponi S.; Stiepanow S.; Wäckerlin, C.; Singha, A.; Persichetti, L.; Bałtyk, R.; Diller, K.; Patthey, F. (2016-04-15). „Remanencja magnetyczna w pojedynczych atomach”. nauka . 352 (6283): 318–321. Bibcode : 2016Sci...352..318D . doi : 10.1126/science.aad9898 . hdl : 11590/345616 . ISSN 0036-8075 . PMID 27081065 . S2CID 30268016 .
  5. Bibliografia    _ Sugita, Miki; Wernsdorfer, Wolfgang (marzec 2005). „Kwantowe tunelowanie magnetyzacji napędzane spinem jądrowym w nowym jednocząsteczkowym magnesie lantanowców: anion bis (ftalocyjaninato) holmowy”. Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego . 127 (11): 3650–3651. arXiv : cond-mat/0506582 . Bibcode : 2005cond.mat..6582I . doi : 10.1021/ja0428661 . PMID 15771471 . S2CID 40136392 .
  6. ^     Loth, Sebastian; Baumann, Susanne; Lutz, Christopher P.; Eigler, DM ; Heinrich, Andreas J. (2012-01-13). „Bistabilność w antyferromagnesach w skali atomowej”. nauka . 335 (6065): 196–199. Bibcode : 2012Sci...335..196L . doi : 10.1126/science.1214131 . ISSN 0036-8075 . PMID 22246771 . S2CID 128108 .
  7. Bibliografia    _ Bryant, B.; Delgado, F.; Fernández-Rossier, J.; Otte, AF (2014-08-01). „Obrazowanie fal spinowych w nanomagnesach zaprojektowanych atomowo”. Materiały natury . 13 (8): 782–785. ar Xiv : 1403.5890 . Bibcode : 2014NatMa..13..782S . doi : 10.1038/nmat4018 . ISSN 1476-1122 . PMID 24997736 .
  8. ^    Gambardella, P. (16 maja 2003). „Gigantyczna anizotropia magnetyczna pojedynczych atomów kobaltu i nanocząstek” . nauka . 300 (5622): 1130–1133. Bibcode : 2003Sci...300.1130G . doi : 10.1126/science.1082857 . PMID 12750516 . S2CID 5559569 .
  9. ^    Hirjibehedin, CF (19 maja 2006). „Sprzęganie spinowe w inżynieryjnych strukturach atomowych”. nauka . 312 (5776): 1021–1024. Bibcode : 2006Sci...312.1021H . doi : 10.1126/science.1125398 . PMID 16574821 . S2CID 24061939 .
  10. ^   Leger, Y .; Besombes, L.; Fernández-Rossier, J.; Mainault, L.; Mariette, H. (7 września 2006). „Kontrola elektryczna pojedynczego atomu Mn w kropce kwantowej” (PDF) . Listy z przeglądu fizycznego . 97 (10): 107401. Bibcode : 2006PhRvL..97j7401L . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.107401 . hdl : 10045/25252 . PMID 17025852 .
  11. ^    Kudelski, A.; Lemaître, A.; Miard, A.; Voisin, P.; Graham, TCM; Warburton, RJ; Krebs, O. (14 grudnia 2007). „Optyczne sondowanie drobnej struktury pojedynczego atomu Mn w kropce kwantowej InAs”. Fizyczne listy przeglądowe . 99 (24): 247209. arXiv : 0710.5389 . Bibcode : 2007PhRvL..99x7209K . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.247209 . PMID 18233484 . S2CID 16664854 .

Dalsza lektura


Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanomagnet&oldid=1136421924 ”