ACMP 凝聚态物理的进步 1687 - 8124 1687 - 8108 Hindawi出版公司 10.1155 / 2016/6563274 6563274 研究文章 Exchange-Bias现象学的起源,矫顽力增强,不对称滞回剪切核面智能纳米颗粒 http://orcid.org/0000 - 0001 - 7370 - 2263 Erdem那样预言正发党胜利 Rıza 1 Yalcın Orhan 2 Ozum Songul 3 ·西 Nazire 4 Da-Ren 1 物理系 Akdeniz大学 07058年海滨城市安塔利亚 土耳其 akdeniz.edu.tr 2 物理系 Niğde大学 51240年Niğde 土耳其 nigde.edu.tr 3 科学研究所的 Niğde大学 51240年Niğde 土耳其 nigde.edu.tr 4 科学研究所的 Gaziosmanpaşa大学 60240年托卡特 土耳其 gop.edu.tr 2016年 4 9 2016年 2016年 15 03 2016年 28 06 2016年 18 07年 2016年 2016年 版权©2016 Rıza Erdem那样预言正发党胜利等。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

我们使用一个自旋1伊辛模型哈密顿与偶极(双线性,<我nline-formula> J )、四极(双二次,<我nline-formula> K )和dipolar-quadrupolar(很奇怪,<我nline-formula> l )相互作用对近似调查exchange-bias (EB),强制字段,和不对称滞回剪切性能独特的核心/表面(<我nline-formula> C / 年代 )复合纳米颗粒(NPs)。转移滞后环不对称和矫顽力增强只观察到奇怪的交互项的存在哈密顿表达式及其大小表示强烈依赖的价值<我nline-formula> l 。观察到的矫顽力和EB<我nline-formula> C / 年代 NPs起源于非零奇怪的耦合能量和对温度的依赖(<我nline-formula> T )和颗粒大小(<我nline-formula> R )还讨论了有关实验结果。

Akdeniz Universitesi
1。介绍

exchange-bias (EB)现象被定义为沿磁场磁滞回线的转移(<我nline-formula> h )轴,消极或积极的方向。它是创建的现象与交换各向异性之间的接口铁磁(FM)和反铁磁性的(AFM)自旋结构。首次发现了各向异性Meiklejohn和豆 1]。从那时起,这是在许多不同的系统包含FM / AFM观察界面,如分层薄膜( 2)、非均匀材料( 3),和小颗粒 4]。大部分的后续研究[ 5- - - - - - 17)一直在关注exchange-biased FM / AFM接口组成的纳米结构,因为他们在先进的磁技术应用设备。特别是,温度和尺寸依赖的EB FM / AFM纳米颗粒(NPs),一般包括FM(核心)/ AFM(壳)接口,吸引了大量的关注( 8- - - - - - 11, 15]。

然而,就在最近,一些作品部分解决磁场NPs EB影响的数值研究已发表( 18- - - - - - 24]。为了理解数字显示的循环变化的起源与核壳形态NPs,研究人员模拟,利用蒙特卡罗(MC)技术,旋转与近邻海森堡的量子建模的交互。从冷却场强与EB字段(<我nline-formula> h E )和强制字段(<我nline-formula> h C )变化,仿真表明,磁滞回路的不对称是由于不同的磁化反转机制在两个分支与交换耦合调频/ AFM接口( 18, 19]。另一方面,各种各样的实验事实与EB耦合调频/ AFM层建模为Ising-type系统由于其强大的单轴各向异性( 25- - - - - - 28]。mean-field-type内计算,转变的磁滞回线沿着磁场轴是伴随着矫顽力的增强 27]。

虽然有巨大的文学的增强<我nline-formula> h C 在有限和无限的系统(审查[ 29日]),则较少受到关注的伊辛模型公式对近似(PA)的外观EB NPs系统( 30.]。这个理论对最近邻在纳米颗粒显式地对伊辛自旋之间的相关性,因此能够描述核心/表面(<我nline-formula> C / 年代 复合NPs)。这些粒子的最近邻居之间的相关性是重要的建立核心(之间的界限<我nline-formula> C )和表面(<我nline-formula> 年代 )部分与不同的磁性。类似的方法最近被我们用来调查滞后分裂<我nline-formula> C / 年代 NPs ( 31日, 32]。在外部磁场的存在,我们只能考虑甚至交互(或偶极、四极和单离子各向异性)之间的伊辛自旋<我nline-formula> C 、接口(<我nline-formula> C 年代 ),<我nline-formula> 年代 在纳米颗粒。使用这些属性的微观模型称为Blume-Emery-Griffiths(求)模型( 33]。它适用于系统具有波动在密度和磁排序时奇怪的行业贡献(或dipolar-quadrupolar交互,外部磁场)都包含在哈密顿。散装的完整描述相变产生系统,完整的乞求哈密顿与偶数和奇数交互方面研究了使用各种技术( 34- - - - - - 39]。但奇数项没有考虑结构性转变的分析NPs在[ 31日, 32]。通过合并奇怪交互的PA形式主义可能会提供一个理论框架EB效应和滞后的不对称循环实验中观察到在一个(或独立)复合纳米粒子。

在这项工作中,我们将使用,甚至除了交互,奇怪的行业贡献是哈密顿为了获得磁和滞回特性的完整描述的聪明<我nline-formula> C / 年代 NPs。特别是,我们将展示,通过PA的计算,如何聪明EB实地观察<我nline-formula> C / 年代 NPs是与此相关的贡献。此外,磁化的直接检查的不对称滞回线将使我们能够提供定量的理解这些循环和他们的大小(<我nline-formula> h C )的交换能量。本文的其余部分组织如下:在部分 2我们描述我们的模型和方法的基础知识。节 3我们现在的磁化和磁滞曲线的数值计算和讨论的结果。最后,给出了一个简短的总结部分 4

2。模型和方法

磁NPs认为有任何二维六角形晶格结构阵列半径<我nline-formula> R 相关数量的贝壳和由一个核心包围表面( 30.]。这种结构的示意图表示如图<我nline-formula> 1 ( 31日]。我们应该有一个伊辛自旋(<我nline-formula> 年代 在每个格点)<我nline-formula> 的值在±1 0像往常一样( 31日, 32]。为了描述系统的磁性,我们研究了古典伊辛哈密顿的配置<我nline-formula> 年代 : (1) H 年代 = - - - - - - J , j 年代 年代 j - - - - - - K , j 年代 2 年代 j 2 - - - - - - l , j 年代 2 年代 j + 年代 年代 j 2 - - - - - - h , j 年代 + 年代 j , 在哪里<我nline-formula> , j 表示最近的邻居求和。<我nline-formula> J ,<我nline-formula> K ,<我nline-formula> l 分别表示,偶极(双线性),四极(双二次),和奇怪的交互。在( 1),与交换参数<我nline-formula> J 和<我nline-formula> K 甚至部门贡献而磁领域扰动(<我nline-formula> l 和<我nline-formula> h )是奇怪的行业术语( 34]。由于参数<我nline-formula> l 也称为dipolar-quadrupolar互动,与偶极和四极相互作用,它是结合<我nline-formula> J 和<我nline-formula> K 通过几何平均数[ 37),<我nline-formula> l = ( J K ) 1 / 2 。所有交互参数出现在( 1)是测量单位<我nline-formula> k B T (<我nline-formula> k B 波尔兹曼常数和<我nline-formula> T 温度)和保持固定在计算相图。与上面的哈密顿multicritical现象已受到广泛的研究。在大多数情况下被认为是到目前为止,材料批量样品( 35, 36, 38]。然而,我们所知,没有报告的磁性纳米级情况下通过包含dipole-quadrupole相互作用的哈密顿最近被证明在一些<我nline-formula> C / 年代 磁NPs使用合成技术( 40]。

在定义相关的旋转和哈密顿函数表达式,描述一个系统时,我们单独的伊辛自旋在NPs三个组件。这些都是<我nline-formula> C ,<我nline-formula> C 年代 ,<我nline-formula> 年代 具有自旋数用<我nline-formula> N C ,<我nline-formula> N C 年代 ,<我nline-formula> N 年代 ,分别。为<我nline-formula> C / 年代 类型NPs,我们单独的( 1)为三个术语(<我nline-formula> H C ,<我nline-formula> H C 年代 ,<我nline-formula> H 年代 ),包括最近的邻国之间的所有交互旋转核心(<我nline-formula> J C ,<我nline-formula> K C ,<我nline-formula> l C )、核面(<我nline-formula> J C 年代 ,<我nline-formula> K C 年代 ,<我nline-formula> l C 年代 )和表面(<我nline-formula> J 年代 ,<我nline-formula> K 年代 ,<我nline-formula> l 年代 )地区。在这里<我nline-formula> l C = ( J C K C ) 1 / 2 ,<我nline-formula> l C 年代 = ( J C 年代 K C 年代 ) 1 / 2 ,<我nline-formula> l 年代 = ( J 年代 K 年代 ) 1 / 2 。使用理论制定基于PA菊池版本( 41, 42),粒子的磁化很容易计算的定义: (2) = P + + + P + 0 + P + - - - - - - - - - - - - P - - - - - - + + P - - - - - - 0 + P - - - - - - - - - - - - , 债券的变量(<我nline-formula> P j ,<我nline-formula> , j = + , 0 , - - - - - - )被发现后的自洽方程的数值解: (3) P j = Z - - - - - - 1 p p j γ - - - - - - 1 / γ 经验值 - - - - - - β ε j Z - - - - - - 1 e j 在这里,<我nline-formula> β = 1 / k B T ,<我nline-formula> p (<我nline-formula> = + , 0 , - - - - - - )是点/状态变量,<我nline-formula> γ 是给定的格点的配位数在NP,然后呢<我nline-formula> Z 配分函数定义的关系吗<我nline-formula> Z = , j = + , 0 , - - - - - - e j 。对于能量参数<我nline-formula> ε j 在( 3)我们最近介绍了定义 31日, 32] (4) ε j = N P C ε j C + N P C 年代 ε j C 年代 + N P 年代 ε j 年代 , , j = + , 0 , - - - - - - , 在哪里<我nline-formula> N P C = ( N C γ C / 2 ) - - - - - - N C 年代 ,<我nline-formula> N P C 年代 = 2 N C 年代 γ C 年代 / 2 ,<我nline-formula> N P 年代 = N 年代 γ 年代 / 2 是自旋双的数量;<我nline-formula> γ C ,<我nline-formula> γ C 年代 ,<我nline-formula> γ 年代 协调数据;和<我nline-formula> ε j C ,<我nline-formula> ε j C 年代 ,<我nline-formula> ε j 年代 被称为自旋双的键能<我nline-formula> , j )<我nline-formula> C ,<我nline-formula> C 年代 ,<我nline-formula> 年代 分别离子。他们很容易计算如表 1使用( 1)。

键能的自旋双(<我nline-formula> ,<我nline-formula> j )<我nline-formula> C ,<我nline-formula> C 年代 ,<我nline-formula> 年代 离子。

C C 年代 年代
ε + + - - - - - - J C - - - - - - K C - - - - - - 2 l C - - - - - - 2 h - - - - - - J C 年代 - - - - - - K C 年代 - - - - - - 2 l C 年代 - - - - - - J 年代 - - - - - - K 年代 - - - - - - 2 l 年代 - - - - - - 2 h
ε + 0 - - - - - - h 0 - - - - - - h
ε + - - - - - - J C - - - - - - K C J C 年代 - - - - - - K C 年代 J 年代 - - - - - - K 年代
ε 0 + - - - - - - h 0 - - - - - - h
ε 00 0 0 0
ε 0 - - - - - - h 0 h
ε - - - - - - + J C - - - - - - K C J C 年代 - - - - - - K C 年代 J 年代 - - - - - - K 年代
ε - - - - - - 0 h 0 h
ε - - - - - - - - - - - - - - - - - - J C - - - - - - K C + 2 l C + 2 h - - - - - - J C 年代 - - - - - - K C 年代 + 2 l C 年代 - - - - - - J 年代 - - - - - - K 年代 + 2 l 年代 + 2 h

基于数值解( 3)使用迭代技术,我们首先获得聪明的磁化和磁滞曲线<我nline-formula> C / 年代 NPs来研究他们的温度和粒度行为数据 1- - - - - - 4,分别。然后,在图 5,计算数据和分析产生奇怪的磁滞回路的相互依赖。最后,同样的互动对分割的影响提出了循环图 6。在所有的数据,我们主要关注非零奇怪的交流使我们能够看到一些数值结果导致行为的深入了解exchange-biased调频核心和调频NPs表面。

磁化(<我nline-formula> )与降低温度(<我nline-formula> k B T / J 0 )没有(<我nline-formula> J 和<我nline-formula> J K )和存在(<我nline-formula> J K l )奇怪的交互(<我nline-formula> l )<我nline-formula> R = 4 和<我nline-formula> h = 0.0

(一)<我nline-formula> - - - - - - h 复合NP没有磁滞回路(<我nline-formula> J 和<我nline-formula> J K )和存在(<我nline-formula> J K l )奇怪的交互(<我nline-formula> l )。(b)磁滞回路(<我nline-formula> J K l )在(a),但是使用不同的交换参数;<我nline-formula> R = 4 ;<我nline-formula> T = 200年 J 0 / k B

降低温度(<我nline-formula> k B T / J 0 (一)exchange-bias字段()的依赖关系<我nline-formula> h E )和(b)强制字段(<我nline-formula> h C )。空的圆形和方形对应情况<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 ,<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 2 分别;<我nline-formula> R = 4

的变化(a) exchange-bias字段(<我nline-formula> h E )和(b)强制字段(<我nline-formula> h C )和颗粒大小(<我nline-formula> R )。空的圆形和方形对应情况<我nline-formula> T = 350年 J 0 / k B ,<我nline-formula> T = 700年 J 0 / k B 分别;<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1

奇怪的交互(<我nline-formula> l 0 )的变化(一)<我nline-formula> h E 和(b)<我nline-formula> h C 。空的圆形和方形对应情况<我nline-formula> T = 350年 J 0 / k B ,<我nline-formula> T = 700年 J 0 / k B 分别;<我nline-formula> R = 4

(一)分裂<我nline-formula> - - - - - - h 复合NP没有磁滞回路(<我nline-formula> J K D )和存在(<我nline-formula> J K D l )奇怪的交互(<我nline-formula> l 0 )。(b)和(c)滞后循环(<我nline-formula> J K D l )在(a),但是使用不同的交换参数;<我nline-formula> R = 6 ,<我nline-formula> T = 120年 J 0 / k B

3所示。结果与讨论

我们首先讨论不相互影响的复合NPs的磁化曲线的性质,所产生的当前模型哈密顿(见( 1))。图 1显示了减少温度(<我nline-formula> k B T / J 0 磁化()的依赖关系<我nline-formula> ),一个很小的复合纳米粒子<我nline-formula> R = 4 贝壳在零磁场(<我nline-formula> h = 0.0 )。在我们的计算选择,为简单起见,<我nline-formula> J C = J 年代 = J 0 ,<我nline-formula> J C 年代 = - - - - - - J 0 ,<我nline-formula> K C = K 年代 = K 0 ,<我nline-formula> K C 年代 = - - - - - - K 0 ,<我nline-formula> l C = l C 年代 = l 年代 = l 0 。曲线呈现三种不同的情况。红色的曲线,用这封信<我talic> J,对应于缺乏四极和奇怪的交互(<我nline-formula> J 0 = 1 ,<我nline-formula> K 0 = l 0 = 0 ),黑色的曲线(或曲线<我nline-formula> J K )是偶极和四极耦合的存在<我nline-formula> J 0 = K 0 = 1 ,<我nline-formula> l 0 = 0 和蓝色的曲线<我nline-formula> J K l )是为所有交互项的存在,或<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 。奇怪的交互被忽视时,磁化的NP随温度的增加而不断从一个(1.0)减小,收敛于零(0.0)。这种行为被称为ferromagnetic-paramagnetic (PM)过渡在磁性纳米颗粒 43]。图中显示的插图的居里温度情况<我nline-formula> J 0 = 1 ,<我nline-formula> K 0 = l 0 = 0 小于1<我nline-formula> J 0 = K 0 = 1 ,<我nline-formula> l 0 = 0 。另一方面,在的存在<我nline-formula> l 除了交互<我nline-formula> J 和<我nline-formula> K 交互(或<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 ),上述转变属性被移除;即没有FM-PM过渡和纳米粒子占据单一磁阶段(<我nline-formula> 0 )。

磁化(<我nline-formula> )与<我nline-formula> h 计算复合纳米粒子<我nline-formula> R = 4 贝壳在执行<我nline-formula> T = 200年 J 0 /<我nline-formula> k B 结果显示在图 2。三个磁滞曲线对应情况<我nline-formula> J ,<我nline-formula> J K ,<我nline-formula> J K l 在图 1看到在图 2(一个)。指出,磁滞回线(黑色曲线)是常规和对称<我nline-formula> h = 0.0 当<我nline-formula> J 0 = K 0 = 1 ,<我nline-formula> l 0 = 0 。换句话说,强制字段的值为减少和增加字段分支(或循环拦截的正面和负面的<我nline-formula> h 轴),用<我nline-formula> h d 和<我nline-formula> h 与相反的符号(分别是相等的<我nline-formula> h = - - - - - - h d = 0.098 )。减少循环变得狭窄和强制性字段<我nline-formula> h = - - - - - - h d = 0.032 在零双二次交互(<我nline-formula> K 0 = 0 ),图中红色曲线绘制。另一方面,当奇怪的交互存在<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 ,人们很容易注意到滞回行为显示了非凡的性质,也就是说,一个大转变(<我nline-formula> h E 对负面磁场值)<我nline-formula> h = - - - - - - 0.990 和<我nline-formula> h d = - - - - - - 1.466 可以看到,图中蓝色曲线。这个属性被称为EB效果和确定的中点水平变化的循环,它位于<我nline-formula> h = - - - - - - 1.228 。文献中给出的表达式( 6, 10)的转变<我nline-formula> h E 的磁滞回线<我nline-formula> h E = h + h d / 2 。根据这个表达式,交换字段读取<我nline-formula> h E = 1.228 。我们还观察到增加强制字段(<我nline-formula> Δ h C = 0.140 ),<我nline-formula> h C = 0.238 根据这个定义<我nline-formula> h C = h - - - - - - h d / 2 ( 6, 10]。这种转变伴随着矫顽力增强(<我nline-formula> Δ h C )通常观察到金属磁NPs ( 6[],nanogranular材料 7),和一些纳米复合材料系统 14)特征不同exchange-coupled磁性共存的阶段。另一个重要财产来源于非零<我nline-formula> l 0 值的不对称循环。这是一个内在价值观的发展而增加的接口耦合EB磁结构( 44- - - - - - 46]。

为了比较,我们还计算了同一系统滞后,但使用不同的接口交换参数,绘制在图的结果 2 (b)。我们已经考虑four-shell NPs但具有以下特征:交流互动的核心区域(<我nline-formula> R = 0 - - - - - - 3 )是由简单的调频耦合值<我nline-formula> J C = K C = l C = 1 ,最外层(或面)(<我nline-formula> R = 4 )也是调频<我nline-formula> J 年代 = K 年代 = l 年代 = 5 和之间的耦合<我nline-formula> R = 3 和<我nline-formula> R = 4 贝壳是由于AFM偶极和四极耦合<我nline-formula> J C 年代 = K C 年代 = - - - - - - 1 、2−−−4日8和调频奇怪的相互作用<我nline-formula> l C 年代 = 1、2 , 4、8 如图所示,黑色、红色、蓝色和绿色曲线,分别。就是明证所有颜色的曲线图表,由于非零循环移位的奇怪的交互(<我nline-formula> l C 年代 )提出另一个清晰的交流转变相关的增加界面AFM偶极和四极耦合值(<我nline-formula> J C 年代 ,<我nline-formula> K C 年代 从−−1)8。同样,这些耦合,增加循环变得更加不对称形状比有较小的耦合。换句话说,我们观察到一个大曲率底部的黑色<我nline-formula> - - - - - - h 循环在负方向沿着磁场轴,它改变与增加弯曲<我nline-formula> l C 年代 值(图 2 (b))。在向上弯曲/弯曲情况下,负磁化的大小(<我nline-formula> - - - - - - )方向是小于一个相反的(+<我talic> 米)方向。上述起源不对称属性与向上的垂直切变<我nline-formula> - - - - - - h 由Ceylan循环et al。 47, 48]。在[ 47),弯曲被解释为源自固定旋转之间的接口核心和壳牌NPs的政权。部分核心之间的界面自旋和表面无法旋转场由于负面的固定旋转磁化方向。固定数量的旋转的测量/弯曲曲率的底部<我nline-formula> - - - - - - h 循环与EB的效果。此外,EB效应是正确数量的减少相关的固定旋转接口。理解负磁化方向的行为我们需要调查分别积极的和消极的磁化特性。这可以通过使用<我nline-formula> - - - - - - h 根据磁化方向循环分割。分割<我nline-formula> - - - - - - h 循环最近调查的单离子各向异性参数(<我nline-formula> D 基于类似的模型计算<我nline-formula> D C = D 年代 = D 0 ( 31日, 32]。奇怪的交互对分割的影响循环将最后一个图所示,在本部分的最后一段讨论。

的温度依赖性<我nline-formula> h E 和<我nline-formula> h C 从磁滞回路(<我nline-formula> 与<我nline-formula> h )温度从50到850的NP与大小<我nline-formula> R = 4 研究了使用的交互<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 (空圈红色和蓝色的颜色)<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 2 (空方块和红色和蓝色的颜色),如图 3。从图可以看到,滞后量的变化情况<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 增加逐渐增加温度保持不变,直到温度的方法<我nline-formula> T 266年 J 0 / k B ,在那里<我nline-formula> h E 开始减少(图 3(一)),而磁滞衰减指数和环的宽度逐渐缩小,直到它消失时,温度上升<我nline-formula> T 500年 J 0 / k B (图 3(b))。另一个交换字段值计算<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 2 显示的温度依赖性的类似的行为与高原气温之间的250年和375年,但是它跳跃到更大的值在每个温度,相比一个案例<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 。我们观察到的指数衰减的矫顽力随着温度以下<我nline-formula> T 750年 J 0 / k B ,趋于零,在图中也可以看到 3(b)。但衰变是比之前的慢得多。的指数下降<我nline-formula> h C 温度固定粒度同意单分散的实验也观察到同样的行为,NPs ( 15, 49)以及模拟复合NPs ( 20.]。值得注意的是,观察到温度的依赖关系<我nline-formula> h E 像更多的报道在以前的实验调查nanometric铁粒子嵌入在一个AFM矩阵( 5)和严重氧化核壳NPs ( 9),而不是单分散的系统。我们可以看到在图 3(b),系统也展品矫顽力增强,<我nline-formula> Δ h C ,从<我nline-formula> h C 在<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 来<我nline-formula> h C 在<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 2

证明粒度的角色,我们保持温度不变,改变的半径NP中描述的人物 1 2(一个)。我们的结果为<我nline-formula> T = 350年 J 0 / k B (空圈红色和蓝色的颜色)<我nline-formula> T = 700年 J 0 / k B (空方块和红色和蓝色颜色)呈现在图 4我们策划<我nline-formula> h E 和<我nline-formula> h C 的函数<我nline-formula> R 。在这种情况下,我们已经开始了<我nline-formula> J 0 = K 0 = l 0 = 1 。从图可以看出 4(一)<我nline-formula> h E 在<我nline-formula> T = 350年 J 0 / k B 先增加,达到最大值<我nline-formula> R = 5 ,然后随粒径增大而减小。此外,另一个峰值出现在较低高度<我nline-formula> R = 10 。随着温度(<我nline-formula> T = 700年 J 0 / k B ),<我nline-formula> h E 减少和峰值位置变化<我nline-formula> R = 6 和8。虽然减少循环的转变<我nline-formula> R 所观察到的实验证实了类似的趋势( 10),仔细检查我们的研究结果揭示了明显的振荡( 11的<我nline-formula> h E 的函数<我nline-formula> R 然而,很明显,随着半径<我nline-formula> h C 在<我nline-formula> T = 350年 J 0 / k B 也增加,但当温度提高到它减少了<我nline-formula> T = 700年 J 0 / k B 在图 4(b),对温度的函数关系<我nline-formula> h C R - - - - - - 1。6 非常适合我们的矫顽力的计算结果NPs的大小<我nline-formula> 2 R 12 如图的插图所示 4(b)。上述线性关系也获得的“政府改造”和Figueiredo [ 30.]。我们观察到EB和矫顽力的大小依赖可以解释模型的基础上,提出在 50]。一般来说,EB的减少是由于小的能源和减少用电量的塞曼矫顽力表面各向异性有关。对纳米尺度的政权(比如< ~ 10纳米超顺磁的限制),塞曼能源可能小于各向异性和两个效应可能导致EB和矫顽力的瘦身非常小的粒子( 51]。但塞曼能量和各向异性能量通常都是与体积成正比时,尺寸大于~ 10纳米。我们从这些观察结果表明<我nline-formula> h E 和<我nline-formula> h C 强烈颗粒大小有关,在实验之前报道的多晶NPs ( 10]。

在图 5,我们已经调查的所扮演的角色交互强度(<我nline-formula> l 0 )的观察<我nline-formula> h E 和<我nline-formula> h C 通过比较两个不同温度的计算相同的粒子半径<我nline-formula> R = 4 。在图中,空圆圈对应的温度<我nline-formula> T = 350年 J 0 / k B 虽然空荡荡的广场是另一个温度,也就是说,<我nline-formula> T = 700年 J 0 / k B 。<我nline-formula> h E 显示了一个线性变化<我nline-formula> l 0 值的时候<我nline-formula> l 0 > 1 (图 5(a))。但没有明确区别为两个温度两项计算的数据。根据行为证明了图的插图 5(一)、350年的细微的变化<我nline-formula> 700年 J 0 /<我nline-formula> k B 的温度发生在非常小的<我nline-formula> l 0 值和<我nline-formula> l 0 1 。这个小改变<我nline-formula> h E 的减少是由于固定旋转之间的相互作用的<我nline-formula> C / 年代 接口。另一方面,<我nline-formula> h C 显示了几乎相同的线性行为<我nline-formula> h E 为<我nline-formula> l 0 > 2 。两个强制字段计算温度(<我nline-formula> T = 350年 J 0 / k B ,<我nline-formula> T = 700年 J 0 / k B )在同一<我nline-formula> l 0 值不同而特别<我nline-formula> h C 展品小坡<我nline-formula> l 0 < 2 。此外,不同的<我nline-formula> h C 350年和<我nline-formula> 700年 J 0 / k B 在每个温度的消失<我nline-formula> l 0 当<我nline-formula> l 0 < 1 。在这种情况下,较小的EB变得不稳定<我nline-formula> l 0 由于热的波动<我nline-formula> C 和<我nline-formula> 年代 旋转。

最后,如图 6进一步计算在不同的温度(<我nline-formula> T = 120年 J 0 / k B )一个更大的复合纳米粒子<我nline-formula> R = 6 壳,这显然表明相互作用的影响<我nline-formula> l 0 分离的磁滞曲线或双调频循环。的详细讨论这些循环了 31日, 32]。分裂<我nline-formula> - - - - - - h 纳米磁滞回线是观察到的单离子各向异性参数(<我nline-formula> D )。类似的曲线是复制在这里比较使用<我nline-formula> J 0 = 1 ,<我nline-formula> K 0 = 0.01 ,<我nline-formula> D 0 = - - - - - - 1。0 ,<我nline-formula> l 0 = 0.0 ,说明红色曲线(或曲线<我nline-formula> J K D )在图 6(a)。当存在除了奇怪的交互<我nline-formula> D 与<我nline-formula> J 0 = 1 ,<我nline-formula> K 0 = 0.01 ,<我nline-formula> D 0 = - - - - - - 1。0 ,<我nline-formula> l 0 = 0.1 磁滞回线(曲线<我nline-formula> J K D l 或蓝色曲线)也在双调频回路分裂,但小环转向负面磁场方向<我nline-formula> ( - - - - - - h ) ,也显示在图 6(一)图 6(b)显示了另一个双调频回路结构<我nline-formula> J 0 = 1 ,<我nline-formula> K 0 = 0.01 ,<我nline-formula> D 0 = - - - - - - 1。8 ,<我nline-formula> l 0 = 0.1 (蓝色曲线)。在增加<我nline-formula> l 0 从0.0到0.1,一个分裂的循环变得更窄,另一是更广泛的比红色的<我nline-formula> l 0 = 0.0 。另一方面,当增加<我nline-formula> K 0 和<我nline-formula> l 0 值,也就是说,<我nline-formula> J 0 = 1 ,<我nline-formula> K 0 = 0.1 ,<我nline-formula> D 0 = - - - - - - 1。8 ,<我nline-formula> l 0 = 0.316 消极,FM循环观察到磁化的一面消失和粒子显示一行磁滞回线在这一边,但我们仍然可以看到只有一个调频回路在积极的磁化(见蓝色曲线在图 6(c))。这一行磁滞回线可能源自固定在旋转方向相同<我nline-formula> C / 年代 接口。

4所示。摘要和结论

总而言之,我们提出了一个自旋1伊辛模型的复合<我nline-formula> C / 年代 NPs,揭示了一个转变的EB效果)(也称为磁滞回路。影响被发现与dipolar-quadrupolar交互强度增加。矫顽力也敏感,这种相互作用参数。与FM / AFM多层膜( 27),我们得出结论,字段的行为<我nline-formula> h E 和<我nline-formula> h C 同源的;都是现在和他们强烈相关。我们也发现通常的温度和尺寸依赖的EB和矫顽力的值。然而,奇怪的交互缺席时,磁滞回路<我nline-formula> C / 年代 NPs总是对称的,独立的温度低于临界温度。发生的不对称循环也与EB最大的外观,更大的各向异性比值增加,被发现在其他更小的微粒(EB系统 44, 45]。换句话说,由单向的转变<我nline-formula> - - - - - - h 曲线和通过提高矫顽力降低温度,找到一个好的条件观察这样一个不对称的循环与非零奇怪的作用强度。虽然没有观察到垂直的转变滞后,这一研究获得的所有非对称循环表现出向上弯曲/弯曲形状以及水平转变。如下的实验核/壳结构NPs ( 47, 48)这种类型的不对称陪同EB的存在与存在的有关固定旋转位于<我nline-formula> C / 年代 NPs接口。NPs,我们也观察到的不对称影响分割磁滞回路,表明有一个固定强度的变化在界面旋转根据粒径和温度( 50]。

总之,包含伊辛奇怪部门贡献的哈密顿为单个复合纳米粒子诱发显著的磁滞特性之上。我们的调查显示,一般人来处理不同的滞回行为的互动优势不同的纳米材料,甚至导致有趣的和令人惊讶的新效果。因此,它可以控制矫顽力和EB以及不对称磁化反转过程中沿着给定的磁滞回路综合。例如,目前的理论方法提供了一个模型系统研究磁性周期阵列内的NPs与颗粒间的dipole-quadrupole相互作用[ 52]。在未来,我们希望更深入了解EB的物理思想的比较( 52和我们的计算。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是支持的科研项目协调单位Akdeniz大学。

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