Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Наномагнетика является субмикрометровой системой , которая представляет спонтанные магнитный порядок ( намагниченность ) в нуле приложенного магнитного поля ( остаточная намагниченность ).

Небольшой размер наномагнетиков предотвращает образование магнитных доменов (см. Однодоменный (магнитный) ). Динамика намагничивания достаточно малых наномагнетиков при низких температурах, как правило, одномолекулярных магнитов , представляет собой квантовые явления , такие как макроскопическое спиновое туннелирование . При более высоких температурах намагниченность претерпевает случайные тепловые флуктуации ( суперпарамагнетизм ), которые представляют собой предел для использования наномагнетиков для постоянного хранения информации.

Канонические примеры наномагнитов являются зерновыми [1] [2] из ферромагнитных металлов ( железо , кобальт и никель ) и одной молекулы магнитов. [3] Подавляющее большинство наномагнетиков содержат магнитные атомы переходных металлов ( титан , ванадий , хром , марганец , железо, кобальт или никель) или редкоземельных элементов ( гадолиний , европий , эрбий ).

Окончательный предел миниатюризации наномагнетиков был достигнут в 2016 году: отдельные атомы Ho обладают остаточной массой при осаждении на атомарно тонком слое MgO, покрывающем серебряную пленку, 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 молекулами двухъярусных фталоцианов только с одним атомом редкоземельного элемента. [5] Другие системы, представляющие остаточную намагниченность, представляют собой цепочки Fe наноинженерии, осажденные на поверхности Cu 2 N / Cu (100), демонстрирующие основные состояния по Неелю [6] или ферромагнитное состояние [7]с в системах, содержащих всего 5 атомов Fe с S = 2. Канонические одномолекулярные магниты - это так называемые системы Mn 12 и Fe 8 , каждая из которых содержит 12 и 8 атомов переходных металлов, и обе имеют основные состояния со спином 10 (S = 10) .

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] наноостровки, [9] и квантовые точки [10] [11] с контролируемым числом магнитных атомов (от 1 до 10).

Ссылки [ править ]

  1. ^ Герон, S .; Дешмук, Мандар М .; Myers, EB; Ральф, округ Колумбия (15 ноября 1999 г.). «Туннелирование через отдельные электронные состояния в ферромагнитных наночастицах». Письма с физическим обзором . 83 (20): 4148–4151. arXiv : cond-mat / 9904248 . Bibcode : 1999PhRvL..83.4148G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.83.4148 . S2CID  39584741 .
  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 физическим обзором . 86 (20): 4676–4679. arXiv : cond-mat / 0012029 . Bibcode : 2001PhRvL..86.4676J . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.86.4676 . PMID 11384312 . S2CID 41734831 .  
  3. ^ Гаттески, Данте; Сессоли, Роберта; Злодей, Жак (2006). Молекулярные наномагнетики (переиздание). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета . 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 : 2016Sci ... 352..318D . DOI : 10.1126 / science.aad9898 . ISSN 0036-8075 . PMID 27081065 . S2CID 30268016 .   
  5. ↑ Исикава, Наото; Сугита, Мики; Вернсдорфер, Вольфганг (март 2005 г.). "Ядерное спиновое квантовое туннелирование намагниченности в новом лантаноидном одномолекулярном магните: бис (фталоцианинато) гольмиевый анион". Журнал Американского химического общества . 127 (11): 3650–3651. arXiv : cond-mat / 0506582 . Bibcode : 2005 second.mat..6582I . DOI : 10.1021 / ja0428661 . PMID 15771471 . S2CID 40136392 .  
  6. ^ Лот, Себастьян; Бауманн, Сюзанна; Lutz, Christopher P .; Эйглер, DM ; Генрих, Андреас Дж. (13 января 2012 г.). «Бистабильность в антиферромагнетиках атомного масштаба». Наука . 335 (6065): 196–199. Bibcode : 2012Sci ... 335..196L . DOI : 10.1126 / science.1214131 . ISSN 0036-8075 . PMID 22246771 . S2CID 128108 .   
  7. ^ Спинелли, А .; Bryant, B .; Delgado, F .; Fernández-Rossier, J .; Отте, АФ (01.08.2014). «Визуализация спиновых волн в атомных наномагнетиках». Материалы природы . 13 (8): 782–785. arXiv : 1403,5890 . Bibcode : 2014NatMa..13..782S . DOI : 10.1038 / nmat4018 . ISSN 1476-1122 . PMID 24997736 .  
  8. ^ Gambardella, P. (16 мая 2003). «Гигантская магнитная анизотропия одиночных атомов и наночастиц кобальта» . Наука . 300 (5622): 1130–1133. Bibcode : 2003Sci ... 300.1130G . DOI : 10.1126 / science.1082857 . PMID 12750516 . S2CID 5559569 .  
  9. ^ Hirjibehedin, CF (19 мая 2006). «Спиновая связь в инженерных атомных структурах». Наука . 312 (5776): 1021–1024. Bibcode : 2006Sci ... 312.1021H . DOI : 10.1126 / science.1125398 . PMID 16574821 . S2CID 24061939 .  
  10. ^ Léger, Y .; Besombes, L .; Fernández-Rossier, J .; Maingault, L .; Мариетт, Х. (7 сентября 2006 г.). "Электрический контроль одиночного атома Mn в квантовой точке" (PDF) . Письма с физическим обзором . 97 (10): 107401. Bibcode : 2006PhRvL..97j7401L . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.97.107401 . ЛВП : 10045/25252 . PMID 17025852 .  
  11. ^ Кудельски, А .; Lemaître, A .; Miard, A .; Voisin, P .; Грэм, TCM; Warburton, RJ; Кребс, О. (14 декабря 2007 г.). «Оптическое исследование тонкой структуры одиночного атома Mn в квантовой точке InAs». Письма с физическим обзором . 99 (24): 247209. arXiv : 0710.5389 . Bibcode : 2007PhRvL..99x7209K . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.99.247209 . PMID 18233484 . S2CID 16664854 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Фридман-младший; Сарачик, депутат (2010). «Одномолекулярные наномагнетики». Ежегодный обзор физики конденсированного состояния . 1 : 109–128. arXiv : 1001,4194 . Bibcode : 2010ARCMP ... 1..109F . DOI : 10,1146 / annurev-conmatphys-070909-104053 . S2CID  118713965 .


  • v
  • т
  • е