Antiferromagnetiske fluorid nanokrystaller

Når magnetiske materialer er nanometriske i det mindste i én dimension, overfladeeffekten dominerer ofte den statiske og transportmæssige adfærd på grund af den begrænsede rækkefølge på lang rækkevidde og brudt translationssymmetri. Forstyrrelserne i spin-spin-korrelationslængden og uperfekte spin-koordinationsstrukturer gør lavdimensionelle magnetiske materialer til en ideel platform til at udforske magnetisme i reducerede dimensioner. Materialer med lav dimension, især dem i to dimensioner (2-D) udgør et konceptuelt fladt land for mekanisk fleksible, konstruerbare og biokompatible enheder med komplekse funktionaliteter via en mønster- eller samlingsmåde til integrerede objekter.

Som en typisk antiferromagnetisk orden med to subgitter, rutil-type fluorider MF ₂ (M=Mn, Fe, og Co) er bevist meget nyttige i forbindelse med antiferromagnetisk spintronik, især i THz-området med optisk manipulation. Imidlertid, det er fortsat en udfordring at igangsætte og opretholde opløsningsprocesserbarheden af ​​fluorider på en forudsigelig, kontrolleret og deterministisk måde, efterlader nogle lærerige oplysninger uklare, såsom hvordan størrelseseffekten betyder noget, og hvordan det subtile samspil mellem overfladespin-arrangementet og faseovergange fungerer.

I et nyt forskningspapir offentliggjort i Beijing-baserede National Science Review , forskere fra Peking Universitet, Shenzhen University og National Institute for Materials Science (NIMS) rapporterer et asymmetrisk passiveringsforslag til at kontrollere dimensionen af ​​fluorid-nanokrystaller. I deres protokoller, fire slags overfladeaktive stoffer, dvs. oliesyre (OAc), oleylamin (OAm), tetraethylenpentamin (TEPA) og oleylalkohol (OAl) evalueres gennem density functional theory (DFT) metoder for at afklare deres rolle i at kontrollere vækstmåden.

"Ifølge beregningsresultaterne, der findes en præferenceafdækning på (001) facet i alle de evaluerede molekyler, afslører, at vækstretningen af ​​c-aksen er hæmmet. Udover, den asymmetriske adsorption af {110} facetter med efterfølgende blokering tjener som udgangspunkt for stavdannelse i en retning vinkelret på (110) eller (1-10) facet, når OAc, OAm og OAl molekyler anvendes, " erklærer forskerne.

"De eksperimentelle resultater er i god overensstemmelse med teoretiske forudsigelser, hvor FeF ₂ nanokrystaller med veldefinerede krystallinske orienteringer opnås, " tilføjer de.

Forfatterne introducerede yderligere højopløsnings røntgenfotoelektronspektrum, rekylfri 57Fe Mössbauer spektrometri, højvinkel ringformet mørkfelt scanning elektronmikroskopi og deres tilsvarende elementære kort, og elektronenergitabsspektroskopi for at skelne overflade- og faseinformationen. En mulig iltindfangningsmåde blev verificeret, hvilket i høj grad påvirker systemets magnetiske opførsel.

"Et klynge spin-glas-lignende overfladelag identificeres ud fra den forstyrrede translationssymmetri ved overfladen, som udøver et fastgjort FM-moment på AFM-kernen. Anomal positiv udvekslingsbias HE og forbedret magnetisk faseovergangstemperatur observeres på grund af interaktionerne mellem fastgjorte FM-momenter og de tilhørende strukturelle ordensparametre, som er kvalificeret inden for rammerne af Landau teori, " fastslår forskerne.

"Disse højkvalitets fluorid nanokrystaller er stærke kandidater til fleksible antiferromagnetiske enheder og sensorer, " tilføjer de.

"I øvrigt, vi tror på, at denne tilgang med anisotropisk retning af vækstprocessen vil bane vejen for løsningssyntese af andre lavdimensionelle halogenid-nanokrystaller til nye spintronik, såsom 2-D FeCl ₂ og CrI ₃ ." forudser forskerne.