En muchos sentidos, los imanes siguen siendo misteriosos. Obtienen sus efectos a menudo potentes de las interacciones microscópicas de electrones individuales y de la interacción entre su comportamiento colectivo a diferentes escalas. Pero si no puede mover estos electrones aestudie cómo los factores como la simetría afectan los efectos magnéticos a mayor escala, ¿qué puede hacer en su lugar?
Resulta que los conjuntos de nanopartículas metálicas, que se pueden organizar cuidadosamente en escalas de longitud múltiple, se comportan como imanes a granel y muestran un comportamiento intrigante y dependiente de la forma. Los efectos, informaron esta semana en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing, podría ayudar a mejorar el almacenamiento de información de alta densidad y las tecnologías spintronics.
"El trabajo se inspiró en la pregunta [de] cómo la interacción magnética entre nanopartículas influye en el comportamiento magnético del sistema en su conjunto, ya que tales estructuras de matriz se utilizan, por ejemplo, en medios de almacenamiento de alta densidad", dijo Alexander Fabian, autor principal del estudio de la Universidad Justus-Liebig de Giessen en Alemania. "Para estudiar la influencia de [la] forma de los conjuntos de nanopartículas, así como la distancia entre ellos, se nos ocurrió la idea de un diseño jerárquico delmuestras donde los parámetros correspondientes pueden variarse sistemáticamente "
Los nanocomponentes metálicos redondos Fe304 que Fabian y sus colegas usaron en su estudio se organizaron para formar diferentes formas en tres escalas de longitud diferentes. Usando la litografía de haz de electrones, un método de litografía modernizado que usa electrones para escribir la estructura deseada, configuraron las nanopartículasen formas muy compactas, como triángulos, con un lado que mide aproximadamente 10 partículas de longitud. Una cuadrícula conformada de las configuraciones a menor escala, separadas aproximadamente un micrón, comprendía la tercera jerarquía de las escalas de longitud.
"Para la preparación de las muestras utilizamos métodos litográficos, que permiten el control preciso de la distancia y la forma de los conjuntos de nanopartículas", dijo Fabian. "Para cada uno de los tres niveles jerárquicos, hay dos contribuciones, a saber, elLa parte en forma de celosía y la parte en forma de forma. El alto número de posibilidades en el diseño de muestra hace que este sea un aspecto desafiante para encontrar sistemas con las propiedades físicas más prometedoras "
Las formas configuradas en cada sub escala se eligieron en función de sus simetrías relativas, para aislar los efectos medidos en su escala dimensional causal.
"Las simetrías de la red y las formas fueron elegidas aquí para no interferir entre sí. Por ejemplo, las asambleas de formas circulares se combinaron con diferentes tipos de redes", dijo Fabian. "Las asambleas de diferentes formas, como triángulos,cuadrados o círculos, exhiben una dependencia del ángulo de la anisotropía magnética dependencia de la dirección correspondiente a la forma del conjunto ".
Con estos diseños inteligentes, el grupo pudo demostrar un imán a gran escala, construido a partir de nanopartículas. Aunque sus estructuras actuaban como ferromagnetos a granel, las medidas precisas los sorprendieron.
"Nuestros resultados muestran que en las escalas de longitud elegidas, solo la forma de los conjuntos influye en el comportamiento magnético, revelando que los conjuntos de nanopartículas se comportan como un solo ferromagnet a granel", dijo Fabian. "Lo más sorprendente fue que las partículas parecencomportarse como un ferromagnet a granel, pero con un valor de magnetización diferente al del material a granel, que es un punto interesante para futuras investigaciones "
Experimentos como estos pueden ofrecer información valiosa y fundamental sobre las últimas tecnologías dependientes del magnetismo, que constituyen gran parte del mercado de la electrónica. Pero más fundamentalmente, estos enfoques de abajo hacia arriba a nivel nanoscópico están demostrando medios controlables de sondear las fibras fundamentales que comprenden el volumen ypropiedades electromagnéticas colectivas.
"Desde un punto de vista fundamental, es muy interesante investigar los nano sistemas como las nanopartículas. Dado que se pueden fabricar de manera muy controlada, también se pueden estudiar de forma sistemática. Propiedades de las nanopartículas diferentes de la masa, o incluso nuevas propiedades como el superparamagnetismo, en nanopartículas las hacen también interesantes para la investigación fundamental "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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