Aarhus Universitets segl

Nanomagnetisme

På atomart niveau kan magnetisme beskrives via kvantemekanisk overlap af elektronernes bølgefunktioner, der tager højde for kvantemekaniske spin-interaktioner elektronerne imellem. På nanometer-længdeskala er det meget sværere at forudsige et magnetisk systems egenskaber.

Når størrelsen af et magnetisk materiale mindskes, vil antallet af magnetiske domæner reduceres indtil der kun er et enkelt domæne tilbage. Ved at have et enkelt domæne er det muligt at producere stærke magneter. Der kan dog også ske det, at materialets dimensioner bliver så små, at det bliver superparamagnetisk og derfor ikke længere kan opretholde en ordning af de magnetiske momenter.

Figuren illustrerer koerciviteten som en funktion af partikelstørrelsen af en magnetisk partikel. Når partikelstørrelsen mindskes, vil færre domæner være til stede i partiklen. Når en bestemt størrelse, som er materiale-afhængig, nås, vil den magnetiske partikel bestå af udelukkende et enkelt magnetisk domæne. Denne størrelse hvor partiklen går fra at have flere domæner til at have et domæne, er oftest mellem 10 og 100 nm. Krystaller der er mindre end 10nm, bliver superparamagnetiske, dvs. de elektroniske spin vender og drejer tilfældigt hele tiden.  

For at producere permanente magneter med høj ydeevne skal man vælge en krystalstørrelse således at koerciviteten er maksimeret samtidig med remanensen.

Figuren illustrerer koerciviteten som en funktion af partikelstørrelse. Når partikelstørrelsen mindskes, mindskes antallet af domæner. Når en bestemt størrelse, som er materiale-afhængig, nås, vil den magnetiske partikel bestå af udelukkende et enkelt domæne. Denne størrelse hvor partiklen går fra at have flere domæner til at have et, er oftest mellem 10 og 100 nm. Partikler der er mindre end 10 nm bliver superparamagnetiske, dvs. De elektroniske spin vender og drejer tilfældigt hele tiden. 

For at producere permanente magneter med høj ydeevne, skal man vælge en partikelstørrelse således at koerciviteten er maksimeret samtidigt med remanensen.