Наномагнетизмом можно управлять

Международная команда исследователей под руководством доктора Ульбриха (T.C. Ulbrich) из университета Констанца в Германии пришла к выводу, что связь между магнитными и геометрическими свойствами наночастиц определенного типа оказывает влияние на механизм их перемагничивания. На примере нового наноматериала, представляющего собой сферическую наночастицу, покрытую тонкой пленкой, ученые исследовали влияние толщины ферромагнитной пленки на механизм перемагничивания в наночастицах.

Новые выпуклые многослойные пленки отличаются от изучавшихся ранее наноматериалов, большинство из которых были плоскими с постоянной толщиной. Для создания выпуклых ферромагнитных пленок слои кобальта и палладия толщиной менее 1 нм наносились на поверхность сферической частицы диаметром 50 нм, образовывая на ее поверхности так называемую «наношапку» (nanocap). Исследуя это многослойное покрытие, ученые выяcнили, что изменение его толщины на поверхности сферы влияет на магнитные свойства наночастицы.

В ходе эксперимента исследователи применяли обратное магнитное поле к уже намагниченным «наношапкам», а затем анализировали, как происходит перемагничивание каждой из наночастиц. В тех местах на поверхности сферической частицы, где пленка была толще, в материале наблюдалась радиальная магнитная анизотропия – ферромагнитные свойства материала зависели от направления. Там же, где пленка была тоньше, ферромагнитные свойства материала и магнитная анизотропия не проявлялись.

«Напыление многослойных пленок на сферические наночастицы приводит к возникновению анизотропии в «шапках», - поясняет д-р Ульбрих. - В отличие от плоских пленок, радиальная анизотропия в «шапках» вызывает изменение их магнитных свойств».

Чтобы детально изучить явление перемагничивания в тонких изогнутых пленках, исследователи воспользовались компьютерным микромагнитным моделированием. С помощью сканирующего туннельного микроскопа удалось установить, что пленки имеют гранулированную наноструктуру, что также оказывает влияние на магнитную анизотропию пленки. На изображениях, полученных атомным силовым и магнитным силовым микроскопами, видно, что отдельные наночастицы переворачиваются в результате воздействия обратного магнитного поля.

#gallery#

Таким образом, толщину тонких пленок и, как следствие, анизотропию и магнитные свойства наночастиц можно изменять и контролировать. Это дает возможность разрабатывать новые наноматериалы с настраиваемыми магнитными свойствами. «Применение «наношапок» позволит создавать новые магнитные записывающие устройства, сочетающие простоту записи и высокую тепловую стабильность. В конечном итоге это поможет создать магнитные носители с более высокой плотностью хранения информации», - полагает д-р Ульбрих.