IBM瞄向单原子存贮器

IBM公司的物理学家发明了一种方法可以在单个磁性原子中存贮计算机比特．这个方法是用隧穿扫描显微镜将一个磁性原子精确定位于非磁性材料薄膜的表面，然后在磁性原子和周围膜原子的相互作用下，可将磁性原子的磁矩固定地指向某个特定方向．这个技术可以使计算机磁性存贮器的存贮密度提高一千倍．     

外来原子替代碳的氟化石墨烯的磁性和电子性质

采用基于自旋极化密度泛函理论的第一性原理计算,研究了在氟化石墨烯中少量C原子被M原子(M=B,N,Si,P)替代后原子片的磁性和电子性质.结果表明:不同原子掺杂后的氟化石墨烯的电子结构会发生很大的变化,并有很大的不同.掺杂B和P原子后,纳米原子片由半导体转变为金属,并且由非磁性转变为磁性;掺杂N原子后,材料则仍为半导体,但具有磁性;进一步讨论了掺杂原子浓度与磁性的关系.对于Si原子掺杂的氟化石墨烯原子片,其半导体性质不变,但禁带宽度也会发生改变.     

单晶Nd3Co的低温压力效应研究

本文测量了沿Nd3Co单晶b轴在不同压力下电阻率随温度的变化,并对Nd3Co的居里温度和磁性转变场随压力的变化规律进行了研究.结果表明:随着压力的增大,样品剩余电阻率逐渐减小,居里温度平均每GPa 升高2.1 K,磁性转变场平均每GPa增大0.9 T.通过对结果的分析,可以认为压力增大使样品中原子间距变小,晶粒间的连接更加紧密,导致电阻率减小;原子间距变小,4f电子和传导电子间的关联增强,导致样品中Nd离子磁矩的转向变得困难,从而磁性转变场增大.     

双空位掺杂氟化石墨烯的电子性质和磁性

基于密度泛函理论,计算了外来原子X(Al,P,Ga,As,Si)双空位替代掺杂氟化石墨烯的电子特性和磁性.通过对计算结果分析发现,与石墨烯的双空位掺杂类似,氟化石墨烯的双空位掺杂也是一种较为理想的掺杂方式.通过不同原子掺杂,氟化石墨烯的电子性质与磁性均发生很大变化:Al和Ga掺杂使氟化石墨烯由半导体变为金属,并且具有磁性;P和A8掺杂使氟化石墨烯变为自旋半导体;Si掺杂氟化石墨烯仍是半导体,只改变带隙且没有磁性.进一步讨论磁性产生机制获得了掺杂原子浓度与磁性的关系,并且发现不同掺杂情况的磁性是由不同原子的不同轨道电子引起的.双空位掺杂不仅丰富了氟化石墨烯的掺杂方式,其不同电磁特性也使此类掺杂结构在未来的电子器件中具有潜在应用.     

谈一谈“物质的磁现象”

早在几千年前,磁现象就为人类所发现。战国时期,名医扁鹊已利用磁石给人治病。1000年前指南针的发明带来了世界性航海与贸易的高潮。磁性是物质的一种普遍而重要的属性,小至电子、原子,大到地球、太阳以及其他许多天体,都具有磁性。就连人体内部也不例外,人类的生存和健康与外界磁条件休戚相关。如今,古老的磁学园地正不断绽开新的花朵,例如核磁共振医疗诊断系统、现代高度发达的移动通信以及磁性卡片等记录工具都是现代技术与磁学相互结合产生的硕果。一、磁性的本质首先对磁现象进行系统研究的是文艺复兴时期英格兰的威廉·吉尔伯特。他通…     

交换耦合相互作用对纳米晶粒各向异性的影响

研究纳米磁性材料晶粒间的交换耦合相互作用,提出适合各种耦合条件晶粒界面及表面处各向异性的表达式.结果表明:软、硬磁性相晶粒间的交换耦合相互作用降低了硬磁性相晶粒的各向异性,提高了软磁性相晶粒的各向异性.软硬磁性晶粒的平均各向异性先增加后减小,在某个晶粒尺寸值达到最大值,这种变化趋势与相关的理论及实验结果一致.硬硬磁性晶粒的平均各向异性随晶粒尺寸的变化趋势与相关的实验结果也一致.     

过渡金属原子掺杂的锯齿型磷烯纳米带的磁电子学特性

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂铁、钴和镍原子的锯齿型磷烯纳米带(ZPNR)的磁电子学特性.研究表明,掺杂和未掺杂ZPNR的结构都是稳定的.当处于非磁态时,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR为半导体,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR为金属.自旋极化计算表明,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR无磁性,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR有磁性,但只能表现出铁磁性.处于铁磁态时,掺杂铁原子的ZPNR为磁性半导体,而掺杂镍原子的ZPNR为磁性半金属.掺杂铁或者镍原子的ZPNR的磁性主要由杂质原子贡献,产生磁性的原因则是在ZPNR中存在未配对电子.掺杂位置对ZPNR的磁电子学特性有一定的影响.该研究对于发展基于磷烯纳米带的纳米电子器件具有重要意义.     

原子尺度材料三维结构、磁性及动态演变的透射电子显微学表征

原子表征与操控是实现原子制造必须突破的物理瓶颈之一.像差校正电子显微学方法因其优异的空间分辨率,为实现原子精细制造提供了有力的表征手段.因此,利用电子显微学手段,在原子尺度对原子制造的材料及器件进行三维结构和性能的协同表征,对于深入理解原子水平材料操控的物理机理具有非常重要的意义.纳米团簇及纳米颗粒是原子制造材料与器件研究的主要对象之一,具有丰富的物理化学性质和较高的可操纵性.本文探讨纳米团簇/颗粒结构三维定量表征、使役条件下纳米团簇/颗粒结构演变定量表征、纳米颗粒/晶粒结构-成分-磁性协同定量表征等诸多方法与实例,阐明了电子显微学表征手段的突破和发展为实现精细控制的原子制造材料提供了坚实基础.     

关于原子(离子)的磁性问题

按现代磁学的观点,磁性可大致分为原子磁性和连续介质磁性.前者指物质的独立粒子的磁性,后者指相互作用的原子(分子)所组成的凝聚态的磁性.虽然宏观的连续介质的磁性不可简单地归之于原子的磁性,但是原子磁性却是一切物质磁性的基础,因此在原子物理学中对原子磁性做一介绍是十分必要的[1]. 虽然在两千多年前,我国春秋时代的著作《管子》中已经有了关于物质磁性的记载,但是直到原子物理特别是量子力学建立之后,才算真正有了现代磁学.原子物理重要成就之一是确认了一些基本粒子(如电子、质子、中子等)是物质磁性的基本携带者.这些基本粒子除了…     

Ag原子链的结构稳定性和磁性

采用第一性原理方法研究了Ag原子链的结构稳定性和磁学性质.在结构稳定性方面,计算了线性链、平面之字型、梯型和三条线性原子链组成的T型等链式结构.结果表明,线性原子链的结合能最小,结构最不稳定性;T型结构的结合能最大,结构最稳定.所有这些一维结构的原子间键长都小于Ag体材料的键长,表明一维下原子间的成键比体材料时更强.对Ag线性原子链的磁性计算表明,线性Ag原子链在平衡状态下并不表现出磁性,但是当原子链的原子键长被压缩了约52%时,体系可表现出铁磁性.通过Stoner判据和原子轨道相互作用图像,解释了这种磁性出现的原因. 关键词： Ag原子链 结构稳定性 磁性 从头计算     

NdFeB纳米复合永磁材料的交换耦合相互作用和有效各向异性

以Nd₂Fe₁₄B/αFe为例，采用立方体晶粒结构模型，研究了纳米复合永磁材料中不同磁性晶粒间的交换耦合相互作用和有效各向异性.纳米复合永磁材料的有效各向异性Keff等于软、硬磁性相各向异性的统计平均值，每个晶粒的各向异性由晶粒表面交换耦合部分和晶粒内部未交换耦合部分的各向异性共同确定.计算结果表明，软、硬磁性相晶粒尺寸分布显著地影响有效各向异性Keff的值.当软、硬磁性晶粒尺寸D相同时，Keff随晶粒尺寸和硬磁性相体积分数的降低而减小, 当D<20nm 时，K 关键词： 纳米复合永磁材料 交换耦合相互作用 有效各向异性 晶粒尺寸     

利用FePt/Au多层膜结构制备垂直磁记录L10-FePt薄膜

利用磁控溅射方法在100℃的MgO单晶基片上制备了[FePt/Au]10多层膜,并研究了采用FePt/Au多层膜结构对FePt薄膜的有序化温度、矫顽力(HC)、垂直磁各向异性、晶粒尺寸以及颗粒间磁交换耦合作用的影响.磁性测试结果表明:FePt/Au多层膜在退火后具有较高的HC、良好的垂直磁各向异性、较小的晶粒尺寸且无磁交换耦合作用.截面高分辨电镜分析表明:Au可以缓解MgO和FePt之间较大的晶格错配,从而促进薄膜的垂直磁各向异性;同时,采用FePt/Au多层膜结构增加了FePt/Au界面能、应力能以及Au原子在薄膜中的扩散作用,促进了薄膜的有序化,从而有效降低了有序化温度,并且大幅度提高其HC.此外,Au原子部分扩散到FePt相的边界处,起到抑制FePt晶粒生长、隔离FePt颗粒的作用,从而显著降低了FePt晶粒的尺寸和颗粒间磁交换耦合作用.     

Fe原子薄片的磁性:第一性原理计算

使用基于密度泛函理论的第一原理方法,对Fe单层原子薄片在二维正方、二维六角晶格下的电子结构和磁学性质进行了系统研究.结果表明,二维正方、二维六角以及bcc晶格在平衡晶格常数下都具有磁性,其单位原子磁矩分别为2.65,2.54和2.20μ_В.对二维晶格在被压缩和被拉伸时的磁性计算表明,随着晶格的被拉伸,当最近邻原子间距大于4.40时,铁原子间的键合被拉断,体系单位原子的磁矩趋于孤立Fe原子的磁矩4μ_В;随着原子键长的减小,各体系的磁矩 关键词： Fe 原子薄片 磁性 从头计算     

N掺杂对α-石墨炔表面吸附H_2O,H,O和OH的电子性质和磁性的影响

石墨炔是一种新型的二维(2D)碳的同素异形体,炔键单元的高活性使其在小分子吸附方面相比石墨烯更具优势.本文基于密度泛函理论(DFT),研究了H_2O和H、O及OH分别在原始的和掺杂了N原子的α-石墨炔上的相互作用.研究结果表明,N掺杂和小分子吸附能够改变α-石墨炔的电子结构和磁性. N原子掺杂后α-石墨炔对小分子的吸附能力明显增强. H、O原子和OH吸附在N原子掺杂体系前后表现出明显的磁性差异:H原子和OH吸附在纯净的α-石墨炔上体系显示磁性,N原子掺杂后,磁性消失;而O原子则是吸附在纯净的α-石墨炔上未表现出磁性,N原子掺杂后,体系出现磁性.此外,α-石墨炔对水分子的吸附作用较弱,受范德瓦耳斯作用影响较大,属于物理吸附.本研究将为α-石墨炔中N杂质检测以及α-石墨炔基气体传感器的设计研究提供新的思路.     

磁记录的发展及其应用

自1898年丹麦工程师V,Poulson发明磁性录音机到现在,已有85年的历史.近二十年来磁记录的发展异常迅速:磁带的线记录密度比开始时的提高了一千倍多,当时的记录波长λ≈1000μm,现在的记录波长已缩短到λ相似文献   

玻色气体的磁性

物质磁性一直是凝聚态物理研究的重要课题.以往对磁性的探索主要是以费米子(局域或巡游的电子)为研究对象.由于传统的玻色系统液氦没有自旋,不表现磁性,玻色系统的磁性很少被关注.碱金属原子气体玻色-爱因斯坦凝聚的实现,在开辟了冷原子物理研究领域的同时,也打开了研究玻色系统磁性的大门.这是因为碱金属原子通常具有超精细结构,是旋量玻色气体,能够展示磁性.文章通过对比费米气体的相关结果,介绍了旋量玻色气体磁性的研究概况和最新进展,特别是铁磁性玻色气体的磁性相变以及在低温下铁磁性凝聚体的动力学特征.     

相分布和晶粒尺寸对Nd2Fe14B/ɑ-Fe纳米复合永磁材料矫顽力的影响

本文采用统计平均方法研究了软、硬磁性晶粒尺寸及相分布对Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料矫顽力的影响。计算结果表明：对于单相纳米硬磁材料，磁体矫顽力随着硬磁性晶粒尺寸的减小而降低；对于软、硬两磁性相组成的Nd2Fe14B/a-Fe纳米复合永磁材料，两相的随机分布将导致磁体矫顽力随硬磁性晶粒尺寸的减小呈现极大值。本文的计算结果还表明当硬磁性晶粒尺寸大于软磁性晶粒的最佳尺寸时(15nm)，具有多层膜结构的Nd2Fe14B/a-Fe纳米复合永磁材料将比两相随机分布时具有更大的矫顽力。     

邮票上的物理学史（69）——凝聚态物理学

磁学是凝聚态物理学的一个重要分支学科 ,研究宏观物质的磁性及其应用 .宏观物质的磁性来自原子磁矩 ,即原子中各个电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 .法拉第于 184 0年前后对物质的磁性进行了系统的观察和测量 ,发现物质的磁性分为三大类 :抗磁性、顺磁性和铁磁性 .此后近百年都保持了这样的看法 .1895年 ,皮埃尔·居里发表了他对三类磁性物质的实验结果 :①抗磁体的磁化率不依赖于磁场强度而且一般不依赖于温度 ;②顺磁体的磁化率不依赖于磁场强度而与绝对温度成反比 (居里定律 ) ;③铁在某一温度 (称为居里温度 )以上失去强磁性 ,从铁磁…     

钴铝共掺3C-SiC电子结构和磁性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,分别计算了不同Co原子比例单掺杂、Al原子单掺杂和Co-Al共掺杂3C-SiC的电子结构和磁性参数.结果表明:随着掺杂Co原子比例的增大,单个Co原子对体系总磁矩贡献的平均值反而减小.由电子态密度分析掺杂3C-SiC体系中的磁性来源,主要是由Co-3d以及Co原子附近的C-2p电子轨道的自旋极化产生的. Al单掺3C-SiC时体系中每个原子的平均磁矩和体系总磁矩均为0,即Al单掺杂体系不具有磁性.而Co-Al共掺杂得到的体系总磁矩比单掺等量Co时要大约0. 09μB,即Co-3d与Al-3p电子轨道发生轨道杂化,使得Co-Al共掺杂可以增大Co原子对体系总磁矩的贡献.     

温度对bcc铁中He行为影响的模拟研究

温度对bcc铁中的He行为有重要的影响,基于bcc晶格的晶格动力学蒙特卡罗（Lattice Kinetic Monte Carlo,LKMC）方法,模拟研究了298—1298 K范围内温度对bcc铁中He行为的影响.结果表明：温度对bcc铁中He行为的影响可以分为4个阶段：（1）298—598 K,（2）598—798 K,（3）798—998 K,（4）998—1298 K.第一阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度略有降低,但He泡中平均He原子个数迅速增加;第二阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度迅速降低,但He泡中平均He原子个数几乎不变;第三阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度和He泡中平均He原子个数均迅速减少;第四阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度以及He泡中平均He原子个数均有所增加,到1298 K时,晶粒内He原子浓度与室温时相近,几乎没有He原子从铁晶粒内逃逸出.模拟结果与文献正电子湮灭实验结果有很好的吻合. 关键词： bcc铁 He 晶格动力学蒙特卡罗 温度