Magnetizam nanomaterijala - unizg.hrdpajic/buksa/nanomaterijali/... · Magnetizam nanomaterijala...

Magnetizam nanomaterijala

● Posebna svojstva zbog malih dimenzija● dolazak do karakterističnih dimenzija za magnetske

pojave● gubitak translacijske invarijantnosti (koordinacija,

frustracija, interakcija)● velik udio površinskih atoma i utjecaj okoline

Digresija: Magnetotaktičke bakterije i višestanični organizmi

● Magnetit i greigit● Magnetosomi● Orijentacija● Evolucija

ŽivotinjeGolub Konj

● (FeOOH)8(FeOPO

3H

2)

● 8nm● 4-5 000 Fe(III) iona

Domene i domenski zidovi

● domene/zidovi nisu energijski jeftini: kompromis između dipolnog međudjelovanja, anizotropije i energije izmjene

Nanočestice kao nanomagneti

● nekoliko (do 100tinjak) nanometara

● NiFeAlO4

● TEM snimka

Jednodomensko stanje i anizotropija15nm Fe ... 500 nm MnBi

superparamagnet

Magnetska histereza

Ukočivanje magnetizacije

Toplinska aktivacija magnetskog momenta preko bedema anizotropije

Utjecaj magnetskog polja na bedem

Relaksacija magnetizacije

Primjena na amorfnu slitinu Hf57Fe43

Geomagnetizam

● Milenijski spora dinamika magnetizacije u velikim nanočesticama

● Pamćenje smjerova magnetskih polja u stijenama

● Rekonstrukcija šetanja

Zemljinih polova

Odstupanje od toplinske relaksacije

Jednomolekulski magnet (S=10)

"Mn12-acetat"

Jedan molekulski magnet na nano-SQUID-u

Nature Nanotechnology 1 (2006) 53

● "Mn1 2

" molekula

proizvodi 10- 4Φ0.

● Usporedivost dimenzija omogućuje optimalno vezanje.

● Manja preklopna struja povećava osjetljivost (smanjuje šum).

Povratak na ... druge zavrzlame

● Nepravilni oblici, nejednake veličine● Utjecaj površine

– zamrzavanje površinskog nereda– "exchange bias"– površinska anizotropija

Amorfni materijali i metalna stakla

● meki magnetski materijali●

Magnetske nanožice

● gibanje domenskog zida– brzina– zapinjanje– memorija

Tanki filmovi

● Moment sile spinova● Mikrovalni generatori

● nanokristaliničnost: sasvim novi meki magneti– niska koercitivnost– visoka permeabilnost i zasićenje– mala magnetostrikcija

● no, ima i izuzetaka!

● Fe79Zr

7B

9 -> Fe

79Nd

7B

9: 7 redova veličine različit H

c

A. Hernando, “Magnetism in nanocrystals”, Europhys. News, 34 (2003) 232-234

● tvrdi magneti

● toplinsko širenje može se spriječiti ispod temperature magnetskog prijelaza u nekim materijalima

● negativno temperaturno širenje magnetskih nanokristala CuO

Multiferoici