Численное и экспериментальное исследование кривых намагничивания систем ферромагнитных наночастиц со случайной магнитной анизотропией
Диссертация
Численно изучены кривые намагничивания ансамблей наночастиц с комбинированной симметрией магнитной анизотропии. Для моделирования предложен композиционный вариант модели Стонера — Вольфарта, когда каждая наночастица характеризуется как случайной кубической магнитной анизотропией, так и случайно ориентированной одноосной магнитной анизотропией. Для этой модели получен ряд расчетных кривых… Читать ещё >
Список литературы
- Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 416 с.
- Получение, строение и свойства магнитных материалов на основе ко-бальтсодержащих наночастиц / С. П. Губин, Ю. А. Кокшаров и др. // Неорганические материалы. 2002. Т. 38. № 11. С. 1287−1304.
- Stoner Е.С., Wohlfarth Е.Р. A mechanism of magnetic hysteresis in heterogeneous alloys // Phil. Trans. Roy. Soc. 1948. Vol. 240. P. 599−642.
- Bader S.D. Colloquium: Opportunities in nanomagnetism // Rev. Mod. Phys. 2006. Vol. 78. № 1. P. 1−15.
- Петров Ю.И. Физика малых частиц. М.: Наука, 1982. 357 с.
- Непийко С.А. Физические свойства малых металлических частиц. -Киев: Наукова думка, 1985. 243 с.
- Бучаченко А.Л. Нанохимия прямой путь к высоким технологиям нового века // Успехи химии. 2003. Т. 72. № 5. С. 41937.
- Batlle X., Labarta A. Finite-size effect in fine particles: magnetic and transport properties // Journal of Physics D. 2002. Vol. 35. P. R15-R42.
- Hendriksen P.V., Linderoth S., Lindgard P.A. Finite-size modifications of the magnetic properties of clusters // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 48. P. 72 597 273.
- Фононный спектр решётки кремния / Б. А. Нестеренко, Б. И. Горбачев, В. А. Зражевский и др. // ФТТ. 1974. Т. 16. № 12. С. 3513−3515.
- Hoare M.R., Pal P. Physical cluster mechanics. Statics and energy surfaces for monatomic systems // Adv. Phys. 1971. Vol. 20. № 84. P. 161−196.
- Hoare M.R., Pal P. Physical cluster mechanics. Statistical thermodynamics and nucleation theory for monatomic systems // Adv. Phys. 1975. Vol. 24. № 5. P. 645−678.
- Frenkel J.I., Dorfman J.G. Spontaneous and induced magnetization in ferromagnetic bodies //Nature. 1930. Vol. 126. P. 274−275.
- Kittel C. Theory of the structure of ferromagnetic domains in films and small particles // Phys. Rev. 1946. V. 70. № 11/12. P. 965−971.
- Neel L. Proprietes d’un ferromagnetique cubique en grains fins // Compt. Rend. Acad. Sci. 1947. Vol. 224. P. 1488−1490.
- Кондорский Е.И. К теории однодоменных частиц // ДАН СССР. 1952. Т. 82. № з. С. 365−368.
- Brown W.F. Criteriation for uniform micromagnetization // Phys. Rev. 1957. Vol. 105. № 5. P. 1479−1482.
- Вонсовский C.B. Магнетизм. M.: Изд-во «Наука», 1971. 1032 с.
- O’Handley R.C. Modern magnetic materials: Principles and Applications. N.Y.: John Wiley & Sons, Inc., 2000. P. 740. ISBN: 0−471−15 566−7.
- Single-Domain Circular Nanomagnets / R.P. Cowburn, D.K. Koltsov,
- A.O. Adeyeye, M.E. Welland, D.M. Ticcker // Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 83. P. 1042−1045.
- О возможности наблюдения эффектов хиральной симметрии в ферромагнитных наночастицах / С. Н. Вдовичев, Б. А. Грибков, С. А. Гусев,
- B.JI. Миронов, Д. С. Никитушкин, А. А. Фраерман, В. Б. Шевцов // ФТТ. 2006. Т. 48. № 10. С. 1791−1794.
- Процессы перемагничивания упорядоченного ансамбля ферромагнитных наноточек / Ю. П. Иванов, Е. В. Пустовалов, А. В. Огнев, JI.A. Че-боткевич//ФТТ. 2009. Т. 51. № 11. С. 2168−2170.
- Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения: пер. с японского. М.: Мир, 1987. 419 с.
- Enhanced orbital magnetism in Fe50Pt50 nanoparticles / C. Antoniak, J. Lindner, M. Spasova, D. Sudfeld, M. Acet and M. Farle // Phys. Rev. Lett. 2006. Vol. 97. P. 117 201.
- Magnetism and structure of chemically disordered FePt3 nanocubes / O. Margeat, M. Tran, M. Spasova and M. Farle // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 75. P. 134 410.
- Micro-SQUID technique for studying the temperature dependence of switching fields of single nanoparticles / C. Thirion, W. Wernsdorfer, M. Jamet, V. Dupuis, P. Melinon, A. Perez, D. Mailly // JMMM. 2002. Vol. 242−245. P. 993−995.
- Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Теоретическая физика. Электродинамика сплошных сред. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. Т. VIII. 656 с.
- Magnetization reversal by uniform rotation (Stoner-Wohlfarth model) in FCC cobalt nanoparticles / W. Wernsdorfer, C. Thirion, N. Demoncy, H. Pascard, D. Mailly // JMMM. 2002. Vol. 242−245. P. 132−138.
- Thiaville A. J. Extensions of the geometric solution of the two dimensional coherent magnetization rotation model // JMMM. 1998. Vol. 182. P. 5−18.
- Thiaville A.J. Coherent rotation of magnetization in three dimensions: A geometrical approach // Phys. Rev. B. 2000. Vol. 61. № 18. P. 1 222 112 232.
- Магнитные наночаетицы: методы получения, строения и свойства / С. П. Губин, Ю. А. Кокшаров, Г. Б. Хомутов, Г. Ю. Юрков // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 6. С. 539−574.
- Stoner-Wohlfarth model applied to ferromagnetic particle aggregates rotated in fixed magnetic fields / I.M. Obaidat, J.S. Kouvel, Y. Huang, G. Friedman // JMMM. 2001. Vol. 223. P. 88−96.
- Петров A.E., Костыгов A.H., Петинов В. И. Магнитные свойства малых сферических частиц железа в области 4,2-ЗООК // ФТТ. 1973. Т. 15. № 10. С. 2927−2931.
- Henkel О. Remanenzverhalten und Wechselwirkung in hartmagnetischen Teilchenkollektiven // Phys. Stat. Solidi. 1964. Vol. 7. P. 919−924.
- Wohlfarth E.P. Relations between Different Modes of Acquisition of the Remanent Magnetization of Ferromagnetic Particles // J. Appl. Phys. 1958. Vol. 29. P. 595−597.
- Switching mechanisms in cobalt-phosphorus thin films / P.E. Kelly, K.O. Grady, P.I. Mayo, R.W. Chantrell // IEEE Trans. Magn. 1989. Vol. 25. Is. 5. P. 3881−3883.
- Влияние межчастичного взаимодействия на особенности намагничивания ансамблей нано- и микрокристаллов / Л. П. Ольховик, М. М. Хворов, Н. М. Борисова, З. В. Голубенко, З. И. Сизова, Е. В. Шуринова // ФТТ. 2003. Т. 45. № 4. С. 643−648.
- Garcia-Otero J., Porto М., Rivas J. Henkel plots of single-domain ferromagnetic particles // Journal of Applied Physics. 2000. Vol. 87. № 10. P. 7376−7381.
- Geshev J., Mikhov M. and Schmidt J.E. Remanent magnetization plots of fine particles with competing cubic and uniaxial anisotropics // Journal of Applied Physics. 1999. Vol. 85. № 10. P. 7321−7327.
- Harris R., Plischke M. and Zukermann M.J. New Model for Amorphous Magnetism//Phys. Rev. Lett. 1973. Vol. 31. P. 160−162.
- Ignatchenko V.A., Iskhakov R.S. Spin waves in stochastic anisotropic materials //Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1977. Vol. 72. P. 1005.
- Ignatchenko V.A., Iskhakov R.S. Stochastic magnetic structure and spin waves in amorphous ferromagnets // Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Fiz. 1980. Vol. 44. P. 1434.
- Alben R., Becker J.J., Chi M.C. Random anisotropy in amorphous ferromagnets // J. Appl. Phys. 1978. Vol. 49. № 3. p. 1653−1658.
- Chudnovsky E.M., Saslow W.M., Serota R.A. Ordering in ferromagnets with random anisotropy // Phys. Rev. B. 1986. Vol. 33. № 1. P. 251−261.
- Imry Y., Ma S.-K. Random field Instability of the ordered state of continuos symmetry // Phys. Rev. Lett. 1975. Vol. 35. № 21. P. 1399−1401.
- Herzer G. Grain size dependence of coercivity and permeability in nanocrystalline ferromagnets // IEEE Trans. On Magn. 1990. Vol. 26. № 5. P. 1397−1402.
- Novel Nanocrystalline Alloys and Magnetic Nanomaterials / ed. Cantor B. Bristol and Philadelphia: IOP Publishing, 2005. P. 285−295.
- Handbook of Magnetic Materials / ed. Buschow К. H. J. Amsterdam: Elsevier, 1997. Vol. 10. P. 415−462.
- Займан Дж. Модели беспорядка. М.: Мир, 1982. 592 с.
- Ryne J.J. Effects of random field interactions in amorphous rear earth alloys // IEEE Trans. On Magn. 1985. Vol. MAG-21. P. 1990−1995.
- Loffler J.F., Braun H.B. and Wagner W. Magnetic Correlations in Nanostructured Ferromagnets // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85. № 9 P. 1990−3.
- Random and exchange anisotropy in consolidated nanostructured Fe and Ni: Role of grain size and trace oxides on magnetic properties / J.F. Loffler, J.P. Meier, B. Doudin, J.P. Ansermet, W. Wagner // Phys. Rev. B. 1998. Vol. 57. № 5. P. 2915−2924.
- Range of magnetic correlations in nanocrystalline soft magnets / A. Michels, R.N. Viswanath, J.G. Barker, R. Birringer, J. Weissmuller // Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 91. P. 267 204−1.
- Игнатченко B.A., Исхаков P.C. Спиновые волны в случайно-неоднородной анизотропной среде // ЖЭТФ. 1977. Т. 72. № 3. С.1005−1017.
- Игнатченко В.А., Исхаков Р. С. Стохастическая магнитная структура и спиновые волны в аморфных ферромагнетиках // Изв. АН СССР. Сер. Физика. 1980. Т. 44. № 7. с. 1434−1437.
- Размерность системы обменно-связанных зерен и магнитные свойства нанокристаллических и аморфных ферромагнетиков / Р. С. Исхаков, С. В. Комогорцев, А. Д. Балаев, JI.A. Чеканова // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т. 72. № 6. С. 44044.
- Изучение магнитных корреляций в наноструктурных ферромагнетиках методом корреляционной магнитометрии / Р. С. Исхаков, В. А. Игнатченко, С. В. Комогорцев, А. Д. Балаев // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т. 78. Вып. 10. С. 1142−1146.
- Исхаков Р.С., Комогорцев С. В. Магнитная микроструктура наност-руктурированных ферромагнетиков // Изв. РАН. Сер. Физика. 2007. Т. 71. Вып. 11. С. 1661−1663.
- Micromagnetism and microstructure of hard magnetic materials / H. Kronmuller, R. Fischer, M. Seeger and A. Zern // J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. Vol. 29. P. 2274−2283.
- Fischer R., Kronmuller H. The role of grain boundaries in nanoscaled highperformance permanent magnets // JMMM. 1998. Vol. 184. Is. 2. P. 166— 172.
- Fidler J., Schrefl T. Micromagnetic modeling of nanocrystalline magnets and structures // JMMM. 1999. Vol. 203. P. 28−32.
- Saslow W.M., Koon N.C. Random-anisotropy model: Monotonic dependence of the coercive field on D/J // Physical Review. B. 1994. Vol. 49. № 5. P.3386−3390.
- Nedelko O., Didukh P., Slawska-Waniewska A. The micromagnetic simulations of CoNbCuSiB nanocrystalline material // JMMM. 2003. Vol. 254 255. P. 281−283.
- McFadyen I.R., Beardsley I.A. Micromagnetics of Co-based media: experiment and model (invited) // J. Appl. Phys. 1990. Vol. 67. № 9. P. 55 405 543.
- Beardsley I.A., Zhu J.S. Dc-erased edge-noise simulations in thin film media // J. Appl. Phys. 1990. Vol. 67. № 9. P. 5352−5354.
- Dickmann R., Chudnovsky E.M. XY chain with random anisotropy: Magnetization law, susceptibility, and correlation functions at T=0 // Phys. Rev. B. 1991. Vol. 44. P. 4397−4405.
- Иванов A.A., Орлов B.A., Патрушев Т. О. Ориентационный и пространственный беспорядок в поле анизотропии // ФММ. 1997. Т. 84. № 2. С. 47−52.
- Ivanov А.А., Patrushev G.O. Structure of magnetization of a stochastic magnet // The Phys. of Met. and Metallograph. 1998. Vol. 86. № 4. P. 331 336.
- Иванов А.А., Орлов В. А., Патрушев Г. О. Корреляционные свойства стохастической магнитной структуры ультрадисперсных ферромагнетиков // ФТТ. 1999. Т. 41. С. 1432−1436.
- Dieny В., Barbara В. XY model with weak random anisotropy in a symmetry-breaking magnetic field // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 41. № 16. P. 11 549−11 556.
- Denholm D.R., Sluckin T.J. Monte Carlo studies of two-dimensional ran-dom-anisotropy magnets // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 48. № 2. P. 901−912.
- Комогорцев C.B., Исхаков P.C. Кривая намагничивания и магнитные корреляции в наноцепочке ферромагнитных зерен со случайной анизотропией // ФТТ. 2005. Т. 47. № 3. С. 48086.
- Skomski R. Nanomagnetics // J. Phys. Condens. Matter. 2003. Vol. 15. P. R841-R896.
- Манаков H.A. Магнитные свойства быстрозакаленных сплавов редкоземельных металлов с железом типа фаз Лавеса. Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1991. 96 с.
- Манаков Н.А. Процессы перемагничивания быстрозакаленных сплавов высокоанизотропных редкоземельных магнетиков: автореф. дис.. д-ра. физ.-мат. наук. Иркутск, 1994. 217 с.
- Апаев Б.А. Фазовый магнитный анализ сплавов. М.: Металлургия, 1976. 132 с.
- Зырянов М.Л. Исследование магнитной гетерофазности быстрозакаленных аморфных сплавов: автореф. дис.. канд. физ.-мат. наук. Красноярск. 1990. 113 с.
- Игнатченко В.А., Исхаков Р. С., Попов Г. В. Закон приближения намагниченности к насыщению в аморфных ферромагнетиках // ЖЭТФ. 1982. Т. 82. № 5. С. 1518−1531.
- Исследование субмикронеоднородностей в аморфных и микрокристаллических сплавах Fe-Zr магнитоструктурными методами / Р. С. Исхаков, М. М. Бруштунов, А. Г. Нармонев, И. А. Турпанов, JI.A. Чеканова // ФММ. 1995. Т. 79. № 5. С. 122−135.
- Денисова Е.А. Исследование особенностей структуры плазменно-напыленных массивных аморфных сплавов Co58-Niio-Fe5-Bi6-Siii магнитоструктурными методами: дис.. канд. физ.-мат. наук. Красноярск, 1995. 122 с.
- Исследование формирования нанокристаллической структуры сплава Finemet методом корреляционной магнитометрии / В. А. Катаев, О. А. Иванов, Г. В. Иванова, М. В. Летов // ФММ. 1997. Т. 84. № 1. С. 55−61.
- Катаев В.А., Летов М. В., Иванов О. А. Исследование формирования нанокристаллической структуры сплава Finemet методом корреляционной магнитометрии (II) // ФММ. 1999. Т. 87. № 1. С. 404.
- Magnetization temperature dependence in iron nanoparticles / D. Zhang, K.J. Klabunde, C.M. Sorensen and G. C. Hadjipanayis // Phys. Rev. B. 1998. Vol. 58. № 21 P. 14 167−14 170.
- Synthesis of composites by thermolysis of carboxylic acids salts / V.A. Logvinenko, N.F. Yudanov, G.N. Chehova, Yu.G. Kriger, L.I. Yudanova, N.A. Rudina // Chemistry for Sustainable Development. 2000. Vol. 8. P. 171−174.
- Автоматизированный магнетометр со сверхпроводящим соленоидом / А. Д. Балаев, Ю. В. Бояршинов, М. М. Карпенко, Б. П. Хрусталев // ПТЭ. 1985. Т. 3. С. 167−168.
- JCDPS cards No 35−772. 1061 Park Line, Swarthmore: International Centre for Diffraction Data.
- Neel L. Theorie du trainage magnetique des ferromagnetiques en grains fins avec applications aux terres cuites // Ann. Geophys. 1949. Vol. 5. P. 99−136.
- Ignatchenko V.A., Edelman I.S., Petrov D.A. Magnetostatic fields in planar assemblies of magnetic nanoparticles // Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81. P. 54 419.
- Akulov N.S. uber den Verlauf der Magnetisierungskurve in starken Feldern // Zs. Phys. 1931. Vol. 69. P. 822−831.
- Handbuch der physik / Keffer F. Berlin: Springer-Verlag, 1966. Vol. 18. Pt. 2. P. 560.
- Magnetization temperature dependence and freezing of surface spins in magnetic fluids based on ferrite nanoparticles / R. Aquino, J. Depeyrot, M.H. Sousa, F.A.Tourinho, E. Dubois, R. Perzynski // Phys. Rev. B. 2005. Vol. 72. P. 184 435.
- Bernas H., Campbell I. A., Fruchart R. Electronic exchange and the Mossbauer effect in iron-based interstitial compounds // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1967. Vol. 28. P. 17−24.
- Zener C. Classical theory of the temperature dependence of magnetic ani-sotropy energy // Phys. Rev. 1954. Vol. 96. P. 1335−1337.
- Бозорт P. Ферромагнетизм. M.: Иностр. лит., 1951. 784 с.
- Ускорение процессов механосплавления взаимно нерастворимых металлов Со и Си / Р. С. Исхаков, JI.A. Кузовникова, С. В. Комогорцев, Е. А. Денисова, А. Д. Бадаев, В. К. Мальцев, Г. Н. Бондаренко // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30. Вып. 2. С. 43−51.
- Magnetic properties of NixCoix nanoparticles in carbon nanotubes / S.V. Komogortsev, R.S. Iskhakov, K.A. Shayhutdinov, V.K. Maltsev, A.V. Okotrub, A.G. Kudashov, U.V. Shubin // The Phys. of Met. and Met. 2006. Vol. 102. № 1. P. 567−570.
- Кринчик Г. С. Физика магнитных явлений. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985.336 с.
- Magnetic properties of metals: D-Elements, Alloys, and Compounds / Edited by H.P.J.Wijn // Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, New York, 1991. P. 190.
- Smirnov S.I., Komogortsev S.V. Magnetization curves of randomly oriented ferromagnetic singledomain nanoparticles with combined symmetry of magnetic anisotropy // JMMM. 2008. Vol. 320. P. 1123−1127.
- Акулов H.C., Киренский JI.B. Магнитный метод исследования внутренних напряжений в ферромагнитных металлах // ЖТФ. 1939. Т. 9. № 13. С. 1145−1150.
- Microwave absorption of nanoscale CoNi powders / G.V. Kurlyandskaya, S.M. Bhagat, C. Luna and M. Vazquez // Journal Of Applied Physics. 2006. Vol. 99. P. 104 308.
- Патрушев Т.О. Стохастическая структура поля анизотропии и ее влияние на процессы перемагничивания ультрадисперсных ферромагнетиков: дис.. канд. физ.-мат. наук. Красноярск, 1997. 129 с.
- Самарский А.А., Гулин А. В. Численные методы: учебное пособие для вузов. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. 432 с.
- Игнатченко В.А., Исхаков Р. С. Кривая намагничивания ферромагнетиков с анизотропными и низкомерными неоднородностями // ФММ. 1992. № 6. С. 75−86.
- Hernando A. Magnetic properties and spin disorder in nanocrystalline materials // J. Phys.: Condens. Matter. 1999. Vol. 11. P. 9455−9467.