Випуски УФМ »  Том 11, випуск 2

Квантові й структурнорозмірні властивості феромагнетних наночастинок: особливості ніклевих і залізних кластерних систем

А. П. Шпак$^{1}$, А. Б. Шевченко$^{1}$, О. Б. Мельник$^{1}$, Ю. А. Куницький$^{2}$

$^1$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^2$Технічний центр НАН України, вул. Покровська, 13, 04070 Київ, Україна

Отримана: 01.04.2010. Завантажити: PDF

Побудовано формалізм дослідження магнетних властивостей феромагнетних наночастинок (кластерів). Встановлено, що магнетні параметри наночастинок зазнають стрибок при зміні їх просторової атомарної структури. Розглянуто процеси термоактивованої та квантової релаксацій магнетних моментів кластерів. Показано, що варіюванням величини зовнішнього магнетного поля, що прикладене до наночастинок, можна змінювати в широкому діяпазоні фізичні характеристики магнетних квантових флюктуацій (температуру кросоверу, швидкість квантових флюктуацій, час перемагнетування).

Ключові слова: наночастинка, ГЦК-структура, ікосаедрична структура, магнетний момент, магнетна релаксація, суперпара- і феромагнетизм, температура кросовера, квантові флюктуації.

PACS: 61.46.Bc, 61.50.Lt, 75.20.En, 75.30.Cr, 75.30.Gw, 75.45.+j, 75.75.-c

Citation: A. P. Shpak, A. B. Shevchenko, O. B. Mel’nyk, and Yu. A. Kunyts’ky, Quantum and Structural-Dimensional Properties of Ferromagnetic Nanoparticles: Features of Nickel and Iron Cluster Systems, Usp. Fiz. Met., 11, No. 2: 139—173 (2010) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.11.02.139

Цитована література (123)  
  1. P. V. Hendriksen, S. Linderoth, and P. A. Lindgard, Phys. Rev. B, 48, No. 10: 7259 (1993). Crossref
  2. L. Shultz, K. Schizke, and J. Weeker, Appl. Phys. Lett., 56, No. 9: 868 (1990). Crossref
  3. H. Gleiter, Nanostructur. Materials, 1, No. 1: 1 (1992). Crossref
  4. L. Hu and M. Chen, Mater. Chem. and Phys., 43, No. 3: 212 (1996). Crossref
  5. R. H. Kodama, JMMM, 200, No. 1–3: 359 (1999). Crossref
  6. L. Lu, M. L. Sui, and K. Lu, Science, 287, No. 5457: 1463 (2000). Crossref
  7. A. Yamasaki, W. Wulfhekel, R. Hertel et al., Phys. Rev. Lett., 91, No. 12: 127201 (2003). Crossref
  8. С. А. Непийко, Физические свойства малых металлических частиц (Киев: Наукова думка: 1985).
  9. Ю. И. Петров, Кластеры и малые частицы (Москва: Наука: 1986).
  10. М. К. Рокко, Р. С. Уильямс, П. Аливисатос, Нанотехнологии в ближайшем десятилетии (Москва: Мир: 2002).
  11. А. П. Шпак, Ю. А. Куницкий, В. И. Лысов, Кластерные и наноструктурные материалы (Киев: Академпериодика: 2002).
  12. А. П. Шпак, В. В. Погосов, Ю. А. Куницкий, Введение в физику ультрадисперсных сред (Киев: Академпериодика: 2006).
  13. И. П. Суздалев, Нанотехнология. Физикохимия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов (Москва: КомКнига: 2006).
  14. Э. Л. Нагаев, УФН, 162, № 9: 50 (1992). Crossref
  15. А. И. Гусев, УФН, 168, № 1: 55 (1998). Crossref
  16. И. П. Суздалев, П. И. Суздалев, Успехи химии, 70, № 3: 203 (2001). Crossref
  17. А. Б. Шевченко, Квантові та структурнорозмірні ефекти в сегнетоелектричних і феромагнітних наносистемах (Автореферат дисертації … д-ра фіз.-мат. н.; 01.04.07) (Київ: ІМФ ім. Г. В. Курдюмова НАН України: 2009).
  18. С. П. Губин, Ю. А. Кокшаров, Г. Б. Хомутов, Г. Ю. Юрков, Успехи химии, 74, № 6: 539 (2005). Crossref
  19. И. П. Суздалев, Росс. нанотехнологии, 1, № 1–2: 46 (2006).
  20. M. R. Hoare and P. Pal, Adv. Phys., 20, No. 84: 161 (1971). Crossref
  21. M. R. Hoare and P. Pal, Nature Phys. Science, 230, No. 1: 5 (1971). Crossref
  22. D. J. Smith and L. D. Marks, Philos. Mag., 44, No. 3: 735 (1981). Crossref
  23. A. Renou and M. Gillet, Surf. Science, 106, No. 1: 27 (1971).
  24. E. K. Parks, B. J. Winter, T. D. Klots, and S. J. Riley, J. Chem. Phys., 94, No. 3: 1882 (1991). Crossref
  25. И. С. Ясников, А. А. Викарчук, Д. А. Денисова и др., ЖТФ, 77, № 10: 81 (2007).
  26. С. П. Губин, Ю. А. Кокшаров, Неорганические материалы, 38, № 11: 1287 (2002).
  27. А. Л. Бучаченко, Успехи химии, 72, № 5: 419 (2003). Crossref
  28. D. Zhang, K. J Klabunde., C. M. Sorensen, and G. C. Hadjipanayis, Phys. Rev. B, 58, No. 21: 14167 (1998). Crossref
  29. В. А. Логвиненко, Н. Ф. Юданов, Г. Н. Чехова и др., Химия в интересах устойчивого развития, 8, № 1–2: 171 (2000).
  30. Р. С. Исхаков, С. В. Комогорцев, А. Д. Балаев и др., Письма ЖЭТФ, 78, № 4: 271 (2003).
  31. С. В. Комогорцев, Р. С. Исхаков, Е. А. Денисова и др., Письма ЖТФ, 31, № 11: 12 (2005).
  32. H. Amekura, Y. Fudamoto, Y. Takeda, and N. Kishimoto, Phys. Rev. B, 71, No. 17: 172404 (2005). Crossref
  33. L. L. Afremov and A. V. Panov, The Phys. Met. Metallogr., 86, No. 3: 269 (1998).
  34. F. C. Fonseca, G. F. Goya, R. F. Jardim et al., Phys. Rev. B, 66, No. 10: 104406 (2002). Crossref
  35. D. Kumar, S. J. Pennycook, A. Lupini et al., Appl. Phys. Lett., 81, No. 22: 4204 (2002). Crossref
  36. В. И. Белотелов, А. С. Логвинов, А. В. Николаев, ФТТ, 45, № 3: 490 (2003).
  37. В. М. Федосюк, А. М. Данишевский, Д. А. Курдюков и др., ФТТ, 45, № 9: 1667 (2003).
  38. P. B. Oliete, T. C. Rojas, A. Fernandez et al., Acta Mater., 52: 2165 (2004). Crossref
  39. Y. Li, T. Kaneko, T. Ogawa, M. Takahashi, and R. Hatakeyama, Chemical Commun., No. 3: 254 (2007). Crossref
  40. С. В. Комогорцев, Р. С. Исхаков, А. Д. Балаев и др., ФТТ, 49, № 4: 700 (2007).
  41. О. В. Толочко, Д. В. Ли, Ч. Дж. Чой и др., Письма ЖТФ, 31, № 18: 30 (2005).
  42. С. А. Никитчук, М. В. Лоханин, А. В. Проказников и др., Письма ЖТФ, 31, № 12: 48 (2005).
  43. И. В. Бажин, О. А. Лесева, И. Я. Никифоров, ФТТ, 45, № 9: 1667 (2003).
  44. A. E. Berkowitz and P. J. Flanders, J. Appl. Phys., 30, No. 4: 11 (1959). Crossref
  45. C. R. Abeledo and P. W. Selwood, J. Appl. Phys., 32, No. 3: 229 (1961). Crossref
  46. P. E. Luborsky and P. E. Lawrence, J. Appl. Phys., 32, No. 3: 231 (1961). Crossref
  47. М. Я. Ген, Е. В. Штольц, И. В. Платэ, Е. А. Федорова, ФММ, 30, № 2: 645 (1970).
  48. C. P. Bean, J. Appl. Phys., 26, No. 11: 1381 (1955). Crossref
  49. C. P. Bean and J. D. Livingston, J. Appl. Phys., 30, No. 4: 120 (1959). Crossref
  50. W. F. Brown, J. Appl. Phys., 30, No. 4: 130 (1959). Crossref
  51. W. F. Brown, Phys. Rev., 130, No. 5:1677 (1963). Crossref
  52. A. Aharoni, Phys. Rev. A, 135, No. 2: 447 (1964). Crossref
  53. A. Aharoni, Phys. Rev. B, 7, No. 3: 1103 (1973). Crossref
  54. Ю. Л. Райхер, М. И. Шлиомис, ЖЭТФ, 67, № 3(9): 1060 (1974).
  55. I. Eisenstein and A. Aharoni, Phys. Rev. B, 16, No. 3: 1278 (1977). Crossref
  56. В. А. Игнатченко, Р. С. Гехт, ЖЭТФ, 72, № 2(8): 632 (1977).
  57. С. В. Герус, В. Д. Харитонов, Е. А. Лобанов, ФНТ, 6, № 12: 1523 (1980).
  58. W. J. Schuele, S. Shtrikman, and D. Treves, J. Appl. Phys., 36, No. 3: 1010 (1965). Crossref
  59. R. H. Lindquist, G. Constabaris, W. Kundig, and A. M. Portis, J. Appl. Phys., 39, No. 2: 1001 (1968). Crossref
  60. J. Korecki and K. Krop, Surf. Science, 106, No. 1–3: 444 (1981). Crossref
  61. D. L. Criscom, J. Non-Cryst. Solids, 42: 287 (1980). Crossref
  62. J. R. Jeong, S. C. Shin, S. J. Lee, and J. D. Kim, JMMM, 286: 5 (2005). Crossref
  63. J. R. Friedman, U. Voskoboynik, and M. P. Sarachik, Phys. Rev. B, 56, No. 17: 10793 (1997). Crossref
  64. L. F. Kiss, T. Kemeny, and I. Vincze, J. Phys.: Condens. Matter, 9, No. 47:10501 (1997). Crossref
  65. J. R. Jeong, S. J. Lee, J. D. Kim, and S. C. Shin, IEEE Trans. Magn., 40, No. 4, Part 2: 3015 (2004). Crossref
  66. G. A. Held and G. Grinstein, Appl. Phys. Lett., 79, No. 10: 1501 (2001). Crossref
  67. L. Weil, Rev. Mod. Phys., 25, No. 1: 324 (1953). Crossref
  68. E. Kneller and F. E. Luborsky, J. Appl. Phys., 34, No. 3: 656 (1963). Crossref
  69. Е. М. Чудновский, ЖЭТФ, 77, № 5 (11): 2157 (1979).
  70. E. M. Chudnovsky and L. Gunther, Phys. Rev. Lett., 60, No. 8: 661 (1988). Crossref
  71. M. G. Miguel and E. M. Chudnovsky, Phys. Rev. B, 54, No. 1: 388 (1996). Crossref
  72. G. H. Kim and D. S. Hwang, Phys. Rev. B, 55, No. 14: 8918 (1997). Crossref
  73. G. H. Kim, Phys. Rev. B, 57, No. 17: 1068 (1998). Crossref
  74. D. A. Granin, X. M. Hidalgo, and E. M. Chudnovsky, Phys. Rev. B, 57, No. 21: 13639 (1998). Crossref
  75. W. Wernsdorfer, E. B. Orozco, K. Hasselbach et al., Phys. Rev. Lett., 79, No. 20: 4014 (1997). Crossref
  76. K. Hasselbach, W. Wernsdorfer, D. Mailly et al., Czech. J. Phys., 46, Suppl. No. 4: 2137 (1996). Crossref
  77. J. Tejada, X. X. Zhang, and L. I. Balcelles, J. Appl. Phys., 73, No. 10: 6709 (1993). Crossref
  78. А. П. Шпак, А. Б. Шевченко, Металлофиз. новейшие технол., 20, № 5: 30 (1998).
  79. A. P. Shpak, A. B. Shevchenko, and A. B. Melnik, Materials Science Forum, 373–376: 47 (2001). Crossref
  80. А. П. Шпак, А. Б. Шевченко, А. Б. Мельник, Металлофиз. новейшие технол., 24, № 3: 289 (2002).
  81. A. P. Shpak, A. B. Shevchenko, and A. B. Melnik, VDI Berichte, No. 1803: 191 (2003).
  82. А. П. Шпак, А. Б. Шевченко, А. Б. Мельник, Металлофиз. новейшие технол., 25, № 10: 1249 (2003).
  83. A. P. Shpak, A. B. Shevchenko, and A. B. Melnik, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 1, № 2: 637 (2004).
  84. А. П. Шпак, А. Б. Шевченко, А. Б. Мельник, ЖТФ, 74, № 3: 81 (2004).
  85. А. П. Шпак, А. Б. Шевченко, А. Б. Мельник, Металлофиз. новейшие технол., 25, № 5: 553 (2003).
  86. А. П. Шпак, А. Б. Шевченко, Металлофиз. новейшие технол., 27, № 7: 969 (2005).
  87. А. Б. Шевченко, А. Б. Мельник, ЖТФ, 76, № 5: 140 (2006).
  88. A. P. Shpak, A. B. Shevchenko, and A. B. Melnik, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 5, № 1: 17 (2007).
  89. С. Тикадзуми, Физика ферромагнетизма (Москва: Мир: 1983).
  90. I. M. L. Billas, A. Chatelian, and W. A. de Heer, Science, 265: 1682 (1994). Crossref
  91. С. В. Вонсовский, Магнетизм (Москва: Наука: 1971).
  92. R. L. Novak and J. P. Sinnecker, JMMM, 272–276, Part 2: 1557 (2004). Crossref
  93. M. Jamet, W. Wernsdorfer, C. Thirion et al., Phys. Rev. Lett., 86, No. 20: 4676 (2001). Crossref
  94. С. Тикадзуми, Физика ферромагнетизма (Москва: Мир: 1987).
  95. F. Vergand, D. Fargues, E. Belin, and C. Bonelle, J. Phys. F: Metal Phys., 11, No. 9: 1887 (1981). Crossref
  96. S. Zhen and G. J. Davies, Phys. Stat. Sol. (а), 78, No. 2: 595 (1983). Crossref
  97. Ч. Киттель, УФН, XLI, № 4: 453 (1950).
  98. А. Е. Петров, В. И. Петинов, В. В. Шевченко, ФТТ, 14, № 10: 3031 (1972).
  99. А. Е. Петров, А. Н. Костыгов, В. И. Петинов, ФТТ, 15, № 10: 2927 (1973).
  100. D. Tomanek, S. Mukherjee, and K. H. Bennemann, Phys. Rev. B, 28, No. 3: 665 (1983). Crossref
  101. A. L. Mackay, Acta Crystallogr., 15, No. 10: 916 (1962). Crossref
  102. M. R. Hoare, Adv. Chem. Phys., 40: 49 (1979). Crossref
  103. M. R. Hoare and M. McInnes, Adv. Phys., 32, No. 5: 791 (1983). Crossref
  104. J. Farges, M. F. de Feraudu, B. Raoult, and G. Torchet, J. Chem. Phys., 78, No. 8: 5067 (1983). Crossref
  105. S. W. Wang, L. M. Falikov, and A. W. Searcy, Surf. Science, 143, No. 2–3: 609 (1984). Crossref
  106. J. A. Northby, J. Chem. Phys., 87, 10: 6166 (1987).
  107. J. W. Lee and G. D. Stein, J. Phys. Chem., 91, No. 10: 2450 (1987). Crossref
  108. H. G. Fritsche, Phys. Stat. Sol. (b), 143, No. 1: K11 (1987). Crossref
  109. B. W. Van de Waal, J. Chem. Phys., 90, No. 6: 3407 (1989). Crossref
  110. T. Halicioglu and P. J. White, J. Vac. Sci. Technol., 17, No. 5: 1213 (1980). Crossref
  111. G. G. Chell and I. J. Zucker, J. Phys. C: Solid State Phys., 1, No. 2: 35 (1968). Crossref
  112. T. Halicioglu and P. J. White, Surf. Science, 106, No. 1–3: 45 (1981). Crossref
  113. M. B. Gordon, F. Cyrot-Lackman, and M. C. Desjonqueres, Surf. Science, 68, No. 1: 359 (1977). Crossref
  114. G. M. Pastor, J. Dorantes, and K. H. Bennemann, Phys. Rev. B, 40, No. 11: 7642 (1989) Crossref
  115. Alloys and Compounds (Berlin: Springer: 1986), vol. 19, pt. a.
  116. J. I. Martin, J. L. Costa-Kramer, F. Briones, and J. L. Vicent, JMMM, 221, No. 1–2: 215 (2000). Crossref
  117. Y. Li, P. Xiong, St. V. Molnar et al., Phys. Rev. B, 71, No. 21: 214425 (2005). Crossref
  118. А. П. Шпак, А. Б. Шевченко, А. Б. Мельник, Ю. А. Куницкий, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 3, № 2: 563 (2005).
  119. V. Soolshenko, N. Lanska, and K. Ullakko, J. Phys. IV (France), 112: 947 (2003). Crossref
  120. P. Zhang, F. Zuo, F. K. Urban et al., JMMM, 225, No. 3: 337 (2001). Crossref
  121. E. M. Chudnovsky, J. Appl. Phys., 73, No. 10: 6697 (1993). Crossref
  122. LI. Barcells, J. L.Tholence, and S. Linderoth, Z. Phys. B: Condens. Matter, 89, No. 2: 209 (1992). Crossref
  123. D. D. Awschalom, M. A. McCord, and G. Grinstein, Phys. Rev. Lett., 65, No. 6: 783 (1990). Crossref

© 2013–2018 «ІМФ НАН України»