Nanomagnet

En nanomagnet är ett submikrometriskt system som presenterar spontan magnetisk ordning ( magnetisering ) vid noll applicerat magnetfält ( remanens ).

Den lilla storleken på nanomagneter förhindrar bildandet av magnetiska domäner (se enstaka domän (magnetisk) ) . Magnetiseringsdynamiken hos tillräckligt små nanomagneter vid låga temperaturer, vanligtvis enkelmolekylära magneter , presenterar kvantfenomen , såsom makroskopisk spinntunneling . Vid högre temperaturer genomgår magnetiseringen slumpmässiga termiska fluktuationer ( superparamagnetism ) som utgör en gräns för användningen av nanomagneter för permanent informationslagring.

Kanoniska exempel på nanomagneter är korn av ferromagnetiska metaller ( järn , kobolt och nickel ) och enmolekylära magneter. De allra flesta nanomagneter har magnetiska atomer av övergångsmetall ( titan , vanadin , krom , mangan , järn, kobolt eller nickel) eller sällsynta jordartsmetaller ( Gadolinium , Europium , Erbium ).

Den slutliga gränsen för miniatyrisering av nanomagneter uppnåddes 2016: individuella Ho-atomer har remanens när de deponeras på ett atomärt tunt lager av MgO-beläggning, en silverfilm rapporterades av forskare från EPFL och ETH, i Schweiz. Dessförinnan var de minsta nanomagneterna som rapporterades, med hänsyn till antalet magnetiska atomer, dubbeldäckare ftalocyanermolekyler med endast en sällsynt jordartsatom. Andra system som uppvisar remanens är nanokonstruerade Fe-kedjor, avsatta på Cu 2 N/Cu(100)-ytor, som visar antingen Neel eller ferromagnetiska grundtillstånd med i system med så få som 5 Fe-atomer med S=2. Kanoniska enmolekylära magneter är de så kallade Mn 12- och Fe 8 -systemen, med 12 och 8 övergångsmetallatomer vardera och båda med spinn 10 (S = 10) grundtillstånd .

Fenomenet nollfältsmagnetisering kräver tre villkor:

  1. Ett grundtillstånd med ändligt spinn
  2. En magnetisk anisotropisk energibarriär
  3. Lång spinnavslappningstid.

Villkor 1 och 2, men inte 3, har visats i ett antal nanostrukturer, såsom nanopartiklar , nanoöar och kvantprickar med ett kontrollerat antal magnetiska atomer (mellan 1 och 10).

  1. ^   Guéron, S.; Deshmukh, Mandar M.; Myers, EB; Ralph, DC (15 november 1999). "Tunnling via individuella elektroniska tillstånd i ferromagnetiska nanopartiklar". Fysiska granskningsbrev . 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.; Thirion, C.; Mailly, D.; Dupuis, V.; Mélinon, P.; Pérez, A. (14 maj 2001). "Magnetisk anisotropi av ett enda koboltnanokluster". Fysiska granskningsbrev . 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; Villain, Jacques (2006). Molecular Nanomagnets (Reprint ed.). New York: Oxford University Press . ISBN 0-19-856753-7 .
  4. ^     Donati, F.; Rusponi, S.; Stepanow, S.; Wäckerlin, C.; Singha, A.; Persichetti, L.; Baltic, R.; Diller, K.; Patthey, F. (2016-04-15). "Magnetisk remanens i enstaka atomer". Vetenskap . 352 (6283): 318–321. Bibcode : 2016Sci...352..318D . doi : 10.1126/science.aad9898 . hdl : 11590/345616 . ISSN 0036-8075 . PMID 27081065 . S2CID 30268016 .
  5. ^    Ishikawa, Naoto; Sugita, Miki; Wernsdorfer, Wolfgang (mars 2005). "Nuclear Spin Driven Quantum Tunneling of Magnetization in a New Lanthanide Single-Molecule Magnet: Bis(Phthalocyaninato)holmium Anion". Journal of the American Chemical Society . 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). "Bistabilitet i antiferromagneter i atomär skala". Vetenskap . 335 (6065): 196–199. Bibcode : 2012Sci...335..196L . doi : 10.1126/science.1214131 . ISSN 0036-8075 . PMID 22246771 . S2CID 128108 .
  7. ^    Spinelli, A.; Bryant, B.; Delgado, F.; Fernández-Rossier, J.; Otte, AF (2014-08-01). "Avbildning av spinnvågor i atomärt utformade nanomagneter". Naturmaterial . 13 (8): 782–785. arXiv : 1403.5890 . Bibcode : 2014NatMa..13..782S . doi : 10.1038/nmat4018 . ISSN 1476-1122 . PMID 24997736 .
  8. ^    Gambardella, P. (16 maj 2003). "Jättemagnetisk anisotropi av enskilda koboltatomer och nanopartiklar" . Vetenskap . 300 (5622): 1130–1133. Bibcode : 2003Sci...300.1130G . doi : 10.1126/science.1082857 . PMID 12750516 . S2CID 5559569 .
  9. ^    Hirjibehedin, CF (19 maj 2006). "Snurrkoppling i konstruerade atomstrukturer". Vetenskap . 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.; Mainault, L.; Mariette, H. (7 september 2006). "Elektrisk kontroll av en enda Mn-atom i en kvantpunkt" (PDF) . Fysiska granskningsbrev . 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 december 2007). "Optiskt sondera den fina strukturen hos en enda Mn-atom i en InAs Quantum Dot". Fysiska granskningsbrev . 99 (24): 247209. arXiv : 0710.5389 . Bibcode : 2007PhRvL..99x7209K . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.247209 . PMID 18233484 . S2CID 16664854 .

Vidare läsning


Hämtad från " https://sv.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanomagnet&oldid=1136421924 "