Lo sviluppo di nuovi materiali magnetici nanostrutturati costituisce un settore in rapida evoluzione e con elevate potenzialita' applicative.
Particolare interesse è diretto attualmente al superamento del limite superparamagnetico di nanoparticelle, mediante la manipolazione controllata della anisotropia magnetocristallina e di forma, ed allo sviluppo di elementi compositi per memorie magnetiche e sensori.
L'attività dell'Istituto in questo ambito è specificamente dedicata alla sintesi ed alla investigazione delle proprietà magnetiche di sistemi nanostrutturati con dimensioni caratteristiche delle unità di scala atomica. Effetti di geometria, forma, composizione chimica e dimensionalità sulle proprietà magnetiche vengono investigati mediante metodi innovativi di spettroscopia e magnetometria con radiazione di sincrotrone ai laboratori Elettra ed ESRF. Si è in particolare potuto recentemente dimostrare che misure di dicroismo magnetico circolare con radiazione-x permettono di misurare i momenti e l'anisotropia magnetica in sistemi diluiti con concentrazioni fino a 1012 atomi/cm2. Nel corso del 2002 sono stati esaminati con questi nuovi metodi di indagine diversi aspetti delle interazioni e proprietà magnetiche su scala atomica e nanometrica.
Viene qui brevemente riassunto uno dei risultati di maggior rilievo:
Al ridursi della dimensionalità di un sistema l'ordine magnetico tende a diminuire per effetto di fluttuazioni magnetiche attivate termicamente. I modelli teorici predicono l'impossibilità di stabilizzare l'ordine ferromagnetico a lungo raggio in una catena lineare di lunghezza infinita a qualsiasi temperatura. Questi modelli non includono però, né l'effetto di barriere cinetiche che ostacolano l'evoluzione del sistema verso il proprio stato di equilibrio termodinamico, né l'interazione con il substrato che supporta le catene. Mediante misure di dicroismo magnetico nell'assorbimento di radiazione-x si è potuto dimostrare l'esistenza di ordine ferromagnetico sia a corto che a lungo raggio in catene monoatomiche di Co, assemblate mediante processi di auto-organizzazione su un substrato di Pt. Queste catene monoatomiche risultano composte di segmenti di atomi accoppiati ferromagneticamente e termicamente fluttuanti, i quali, per effetto delle barriere di anisotropia magnetocristallina, evolvono al di sotto di una temperatura critica in uno stato ordinato ferromagneticamente.
Le catene monoatomiche di Co presentano momenti magnetici orbitali ed energie di anisotropia magnetica molto più elevati che nel Co metallico in forma di film sottili o di volume.
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