Magnetismo a escala molecular.
En magnetismo , un nanoimán es un sistema a escala nanoscópica que presenta un orden magnético espontáneo ( magnetización ) ante un campo magnético aplicado nulo ( remanencia ).
El pequeño tamaño de los nanoimanes impide la formación de dominios magnéticos (ver dominio único (magnético) ). La dinámica de magnetización de nanoimanes suficientemente pequeños a bajas temperaturas, normalmente imanes de una sola molécula , presenta fenómenos cuánticos , como el túnel de espín macroscópico . A temperaturas más elevadas, la magnetización sufre fluctuaciones térmicas aleatorias ( superparamagnetismo ), que presentan un límite para el uso de nanoimanes para el almacenamiento permanente de información.
Ejemplos canónicos de nanoimanes son los granos [1] [2] de metales ferromagnéticos ( hierro , cobalto y níquel ) y los imanes de una sola molécula. [3] La gran mayoría de los nanoimanes contienen átomos magnéticos de metales de transición ( titanio , vanadio , cromo , manganeso , hierro, cobalto o níquel) o de tierras raras ( gadolinio , europio , erbio ).
El límite máximo en la miniaturización de los nanoimanes se alcanzó en 2016: los átomos individuales de Ho presentan remanencia cuando se depositan sobre una capa atómicamente delgada de MgO que recubre una película de plata, según informaron científicos de EPFL y ETH, en Suiza. [4] Antes de eso, los nanoimanes más pequeños reportados, teniendo en cuenta el número de átomos magnéticos, eran moléculas de ftalocianos de dos pisos con un solo átomo de tierras raras. [5] Otros sistemas que presentan remanencia son cadenas de Fe nanodiseñadas, depositadas en superficies de Cu 2 N/Cu(100), que muestran estados fundamentales de Neel [6] o ferromagnéticos [7] en sistemas con tan solo 5 átomos de Fe con S= 2. Los imanes canónicos de una sola molécula son los llamados sistemas Mn 12 y Fe 8 , con 12 y 8 átomos de metales de transición cada uno y ambos con estados fundamentales de espín 10 (S = 10) .
El fenómeno de la magnetización de campo cero requiere tres condiciones:
- Un estado fundamental con giro finito
- Una barrera de energía de anisotropía magnética.
- Largo tiempo de relajación del giro.
Las condiciones 1 y 2, pero no la 3, se han demostrado en varias nanoestructuras, como nanopartículas , [8] nanoislas, [9] y puntos cuánticos [10] [11] con un número controlado de átomos magnéticos (entre 1 y 10).
Referencias
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Otras lecturas
