WikiDer > Наномагнетик

Nanomagnet

А наномагнит представляет собой субмикрометрическую систему, которая представляет собой спонтанный магнитный порядок (намагничивание) при нулевом приложенном магнитном поле (остроту).

Небольшой размер наномагнитов предотвращает образование магнитные домены (видеть однодоменный (магнитный)). Динамика намагничивания достаточно малых наномагнетиков при низких температурах, обычно одномолекулярные магниты, представляет квантовые явления, Такие как макроскопическое спиновое туннелирование. При более высоких температурах намагниченность испытывает случайные тепловые флуктуации (суперпарамагнетизм), которые представляют собой ограничение на использование наномагнитов для постоянного хранения информации.

Каноническими примерами наномагнетиков являются зерна[1][2] из ферромагнитный металлы (утюг, кобальт, и никель) и одномолекулярные магниты.[3] Подавляющее большинство наномагнитов имеют переходный металл (титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт или никель) или редкоземельный (Гадолиний, Европий, Эрбий) магнитные атомы.

В 2016 году был достигнут предел миниатюризации наномагнетиков: индивидуальные Но атомы О наличии остаточной намагниченности при осаждении серебряной пленки на атомарно тонком слое MgO сообщили ученые из EPFL и ETH в Швейцарии.[4] До этого самые маленькие наномагнетики, о которых сообщалось до сих пор, учитывая количество магнитных атомов, были двухуровневыми. фталоцианы молекулы только с одним атомом редкоземельного элемента.[5] Другие системы, обладающие остаточной намагниченностью, - это цепочки Fe, нанесенные на Cu2N / Cu (100) поверхности, показывающие либо Neel [6] или ферромагнитные основные состояния[7] с в системах, содержащих всего 5 атомов Fe с S = 2. Канонические одномолекулярные магниты - это так называемые Mn12 и Fe8 системы, с 12 и 8 атомами переходных металлов каждая, и обе с вращение 10 (S = 10) основные состояния.

Явление намагниченности в нулевом поле требует трех условий:

  1. Основное состояние с конечным спином
  2. Энергетический барьер магнитной анизотропии
  3. Длительное время релаксации спина.

Условия 1 и 2, но не 3, были продемонстрированы в ряде наноструктур, таких как наночастицы,[8] наноостровов[9] и квантовые точки[10][11] с контролируемым числом магнитных атомов (от 1 до 10).

Рекомендации

  1. ^ Guéron, S .; Deshmukh, Mandar M .; Myers, E.B .; Ральф, Д. К. (15 ноября 1999 г.). «Туннелирование через отдельные электронные состояния в ферромагнитных наночастицах». Письма с физическими проверками. 83 (20): 4148–4151. arXiv:cond-mat / 9904248. Bibcode:1999ПхРвЛ..83.4148Г. Дои:10.1103 / PhysRevLett.83.4148.
  2. ^ Jamet, M .; Wernsdorfer, W .; Тирион, С .; Mailly, D .; Dupuis, V .; Mélinon, P .; Перес, А. (14 мая 2001 г.). «Магнитная анизотропия одиночного нанокластера кобальта». Письма с физическими проверками. 86 (20): 4676–4679. arXiv:cond-mat / 0012029. Bibcode:2001PhRvL..86.4676J. Дои:10.1103 / PhysRevLett.86.4676. PMID 11384312.
  3. ^ Гаттески, Данте; Сессоли, Роберта; Злодей, Жак (2006). Молекулярные наномагниты (Перепечатка ред.). Нью-Йорк: Oxford University Press. ISBN 0-19-856753-7.
  4. ^ Донати, Ф .; Rusponi, S .; Степанов, С .; Wäckerlin, C .; Сингха, А .; Persichetti, L .; Балтийский, Р .; Диллер, К .; Патти, Ф. (15 апреля 2016 г.). «Магнитная намагниченность в отдельных атомах». Наука. 352 (6283): 318–321. Bibcode:2016Научный ... 352..318D. Дои:10.1126 / science.aad9898. ISSN 0036-8075. PMID 27081065.
  5. ^ Исикава, Наото; Сугита, Мики; Вернсдорфер, Вольфганг (март 2005 г.). "Ядерное спин-управляемое квантовое туннелирование намагниченности в новом лантанидном одномолекулярном магните: бис (фталоцианинато) гольмиевый анион". Журнал Американского химического общества. 127 (11): 3650–3651. arXiv:cond-mat / 0506582. Дои:10.1021 / ja0428661. PMID 15771471.
  6. ^ Лот, Себастьян; Бауманн, Сюзанна; Lutz, Christopher P .; Эйглер, Д.; Генрих, Андреас Дж. (13.01.2012). «Бистабильность в антиферромагнетиках атомного масштаба». Наука. 335 (6065): 196–199. Bibcode:2012Sci ... 335..196L. Дои:10.1126 / наука.1214131. ISSN 0036-8075. PMID 22246771.
  7. ^ Spinelli, A .; Bryant, B .; Delgado, F .; Fernández-Rossier, J .; Отте, А. Ф. (1 августа 2014 г.). «Изображение спиновых волн в атомных наномагнетиках». Материалы Природы. 13 (8): 782–785. arXiv:1403.5890. Bibcode:2014НатМа..13..782С. Дои:10.1038 / nmat4018. ISSN 1476-1122. PMID 24997736.
  8. ^ Гамбарделла, П. (16 мая 2003 г.). «Гигантская магнитная анизотропия одиночных атомов и наночастиц кобальта». Наука. 300 (5622): 1130–1133. Bibcode:2003Sci ... 300.1130G. Дои:10.1126 / science.1082857. PMID 12750516.
  9. ^ Хирджибехедин, К. Ф. (19 мая 2006 г.). «Спиновая связь в инженерных атомных структурах». Наука. 312 (5776): 1021–1024. Bibcode:2006Научный ... 312.1021H. Дои:10.1126 / science.1125398. PMID 16574821.
  10. ^ Léger, Y .; Besombes, L .; Fernández-Rossier, J .; Maingault, L .; Мариетт, Х. (7 сентября 2006 г.). «Электрическое управление одиночным атомом Mn в квантовой точке» (PDF). Письма с физическими проверками. 97 (10): 107401. Bibcode:2006PhRvL..97j7401L. Дои:10.1103 / PhysRevLett.97.107401. PMID 17025852.
  11. ^ Кудельски, А .; Lemaître, A .; Miard, A .; Voisin, P .; Graham, T. C. M .; Warburton, R.J .; Кребс, О. (14 декабря 2007 г.). «Оптическое исследование тонкой структуры одиночного атома Mn в квантовой точке InAs». Письма с физическими проверками. 99 (24): 247209. arXiv:0710.5389. Bibcode:2007PhRvL..99x7209K. Дои:10.1103 / PhysRevLett.99.247209. PMID 18233484.

дальнейшее чтение