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Ferromagnetism in one-dimensional monatomic metal chains (Articolo in rivista)

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Ferromagnetism in one-dimensional monatomic metal chains (Articolo in rivista) (literal)

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Gambardella P. 2, Dallmeyer A. 3, Maiti K. 3, Malagoli M.C. 3, Eberhardt W. 3, 4, Kerm K. 2, 5 & Carbone C. 1 (2002)
Ferromagnetism in one-dimensional monatomic metal chains
in Nature (Lond.)
(literal)

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Gambardella P. 2, Dallmeyer A. 3, Maiti K. 3, Malagoli M.C. 3, Eberhardt W. 3, 4, Kerm K. 2, 5 & Carbone C. 1 (literal)

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Lo sviluppo di nuovi materiali magnetici nanostrutturati costituisce un settore in rapida evoluzione e di enorme importanza applicativa. Particolare interesse e diretto attualmente allo sviluppo di elementi funzionali di scala nanometrica per memorie magnetiche e sensori. Al ridursi della dimensionalità, lordine magnetico tende però a diminuire per effetto di fluttuazioni magnetiche attivate termicamente. La fabbricazione di memorie magnetiche ulteriormente miniaturizzate richiede quindi il superamento del limite superparamagnetico delle nanoparticelle. Si è risusciti in questo studio ad ottenere una particolare distribuzione di atomi, a geometria monodimensionale, costituita da catene magnetiche della larghezza di un solo atomo e disposte regolarmente su una superficie di scala macroscopica. Le catene monoatomiche formano un reticolo di nano-magneti separati fra loro da meno di 2 nanometri. Queste strutture, come anche altre formate da insiemi di pochissimi atomi, presentano nuovi effetti di anisotropia magnetica che ne stabilizzano la magnetizzazione e che potrebbero essere utilizzati per memorie magnetiche di altissima densità. Al di sotto di 10 K il sistema costituisce infatti un reticolo monodimensionale di nano-elementi magnetici stabili, con densità lineare di 5 x 106 per cm, più di 100 volte più alta che nelle attuali memorie magnetiche. (literal)

Note

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1 CNR 2 EPF-Lausanne Switzerland 3 Institut für Festkörperforschum, Jülich, Germany 4 Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung Berlin, Germany 5 Max-Planck-Institut Stuttgart, Germany (literal)

Titolo

Abstract

Two-dimensional systems, such as ultrathin epitaxial films and superlattices, display magnetic properties distinct from bulk materials. A challenging aim of current research in magnetism is to explore structures of still lower dimensionality. As the dimensionality of a physical system is reduced, magnetic ordering tends to decrease as fluctuations become relatively more important. Spin lattice models predict that an infinite one-dimensional linear chain with short-range magnetic interactions spontaneously breaks up into segments with different orientation of the magnetization, thereby prohibiting long-range ferromagnetic order at a finite temperature. These models, however, do not take into account kinetic barriers to reaching equilibrium or interactions with the substrates that support the one-dimensional nanostructures. Here we demonstrate the existence of both short- and long-range ferromagnetic order for one-dimensional monatomic chains of Co constructed on a Pt substrate. We find evidence that the monatomic chains consist of thermally fluctuating segments of ferromagnetically coupled atoms which, below a threshold temperature, evolve into a ferromagnetic long-range-ordered state owing to the presence of anisotropy barriers. The Co chains are characterized by large localized orbital moments and correspondingly large magnetic anisotropy energies compared to two-dimensional films and bulk Co. (literal)

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