p De muitas maneiras, ímãs ainda são misteriosos. Eles obtêm seus efeitos (muitas vezes poderosos) das interações microscópicas de elétrons individuais, e da interação entre seu comportamento coletivo em diferentes escalas. Mas se você não pode mover esses elétrons para estudar como fatores como simetria impactam os efeitos magnéticos em larga escala, o que você pode fazer em vez disso? p Acontece que conjuntos de nanopartículas metálicas, que pode ser cuidadosamente organizado em várias escalas de comprimento, comportam-se como imãs em massa e exibem intrigantes, comportamento dependente da forma. Os efeitos, relatado esta semana no Journal of Applied Physics , da AIP Publishing, poderia ajudar a melhorar o armazenamento de informações de alta densidade e as tecnologias de spintrônica.

p “O trabalho foi inspirado na questão [de] como a interação magnética entre as nanopartículas influencia o comportamento magnético do sistema como um todo, uma vez que tais estruturas de array são usadas, por exemplo, em mídia de armazenamento de alta densidade, "disse Alexander Fabian, autor principal do estudo da Justus-Liebig University Giessen, na Alemanha. "Para estudar a influência da forma dos conjuntos de nanopartículas, bem como a distância entre eles, tivemos a ideia de um design hierárquico das amostras, onde os parâmetros correspondentes podem ser variados sistematicamente. "

p A rodada, Os nanocomponentes metálicos de Fe304 que Fabian e seus colegas usaram em seu estudo foram dispostos para formar diferentes formas em três escalas de comprimento diferentes. Usando litografia de feixe de elétrons, um método de litografia modernizado que usa elétrons para escrever a estrutura desejada, eles configuraram as nanopartículas em formas compactadas, como triângulos, com um lado medindo cerca de 10 partículas de comprimento. Uma grade em forma de configurações em menor escala, espaçados de aproximadamente um mícron, compreendia a terceira hierarquia das escalas de comprimento.

p “Para a preparação das amostras utilizamos métodos litográficos, que permitem o controle preciso da distância e da forma dos conjuntos de nanopartículas, "Fabian disse." Para cada um dos três níveis hierárquicos, existem duas contribuições, a saber, a parte semelhante a uma rede e a parte semelhante a uma forma. O grande número de possibilidades no projeto de amostra torna este um aspecto desafiador para encontrar sistemas com as propriedades físicas mais promissoras. "

p As formas configuradas em cada (sub) escala foram escolhidas com base em suas simetrias relativas, de modo a isolar os efeitos medidos em sua escala dimensional causal.

p "As simetrias da rede e as formas foram escolhidas aqui para não interferir uma na outra. Por exemplo, os conjuntos de forma circular foram combinados com diferentes tipos de treliças, "Fabian disse." Conjuntos de formas diferentes, como triângulos, quadrados ou círculos, exibem uma dependência do ângulo da anisotropia magnética (dependência da direção) correspondente à forma do conjunto. "

p Com esses designs inteligentes, o grupo foi capaz de demonstrar um ímã em grande escala, construído a partir da nanopartícula. Embora suas estruturas agissem como ferromagnetos em massa, as medidas precisas os surpreenderam.

p "Nossos resultados mostram que nas escalas de comprimento escolhidas, apenas a forma dos conjuntos influencia o comportamento magnético, revelando que os conjuntos de nanopartículas se comportam como um único ferromagneto em massa ", disse Fabian." O mais surpreendente é que as partículas parecem se comportar como um ferromagneto em massa, mas com um valor de magnetização diferente daquele para o material a granel, que é um ponto interessante para investigações futuras. "

p Experimentos como esses podem ser valiosos, percepções fundamentais para as mais recentes tecnologias dependentes do magnetismo, que compõem grande parte do mercado de eletrônicos. Mas mais fundamentalmente, essas abordagens nanoscopicamente de baixo para cima estão demonstrando meios controláveis ​​de sondar as fibras fundamentais que compreendem propriedades eletromagnéticas coletivas e em massa.

p “De um ponto de vista fundamental, é muito interessante investigar nanossistemas como nanopartículas. Uma vez que podem ser fabricados de uma maneira muito controlada, eles também podem ser estudados em uma abordagem sistemática. Propriedades das nanopartículas diferentes do volume, ou mesmo novas propriedades como superparamagnetismo, em nanopartículas torná-los também interessantes para a pesquisa fundamental. "