Modelagem de Materiais Magnéticos

Não muito tempo atrás, técnicas de modelagem e avaliação de materiais magnéticos foram demasiado simplista para reproduzir com precisão todos os dados obtidos em experiências. Mas em 1995, os pesquisadores do Ames Laboratório, liderada por Bruce Harmon, desenvolveu um ''spin dynamics'' computacional técnica que pode ser usada para representar fielmente e avaliar as flutuações de momentos atômica (orientações magnética) no estado sólido materiais magnéticos em diferentes temperaturas. Entre os seus benefícios, o método pode ser usado para fazer cálculos de realista-sistemas de porte em temperaturas de prático e interesse científico. Usando esta técnica, os cientistas pela primeira vez determinada teoricamente os momentos em ferro e níquel magnético em altas temperaturas, até mesmo acima de uma chave de temperatura na qual os momentos variar em intensidade e ponto magnético em direções aleatórias. Estudos atuais foco sobre como e por que desejável defeitos específicos em ímãs permanentes são cruciais para determinar as propriedades magnéticas. Laboratório Nacional de Oak Ridge e colaboradores usaram a técnica em um registro-configuração supercomputador cálculo.

Propomos para produzir materiais modelo para estudar os problemas fundamentais no magnetismo cooperativa através de dois diferentes estratégias de sintético. Uma linha de ataque é preparar a estender os compostos iónicos que acontecer de ter desejado treliça de átomos de magnético; alternativamente, podemos construir o magnético a partir de unidades de molecular, direcionando a arquitetura através da ligação a direcionalidade destas unidades.

Em ambos os casos o alvo reticulados têm um baixo dimensional e/ou frustrado topologia, e são projetados para sondar os recentes desenvolvimentos em magnetismo que sugerem que tais materiais fundamentais podem ter romance terra magnética estados e excitações, e em particular a rotação caráter fluido. Propomos também a preparar a alta-spin nanaoscale clusters metálicos e estudar o relaxamento de sua magnetização; isto reveste-se de grande interesse fundamental como um exemplo de um processo macroscópica que pode ser controlado por o quantum mecânica túneis; ele também pode ter significado prático como a base para um dispositivo de memória magnética molecular.

Tudo isso requer tempo de trabalho-e é dependente da freqüência medições de susceptibilidade magnética, então nós pedimos um upgrade à actual dc aparelho para permitir ac medições a serem realizadas magnetômetro de LULA, e propor para apoiar o acesso aberto a este equipamento, fortalecendo nossa informal serviço caracterização magnética.

Impacto científico: a rotação dinâmica abordagem constitui um contributo significativo para as bases de uma nova teoria da dinâmica de magnético momentos em temperatura finita e em resposta a campos de aplicação externa. Ele permite que os cientistas para modelar as propriedades do material em temperatura ambiente, em que os ímãs são normalmente utilizados.

Impacto Social: magnetismo Metálico é a chave para muitas outras tecnologias, incluindo dispositivos de armazenamento de dados magnéticos e de geração de energia elétrica. Modelagem precisa de pouco computador de comutação é essencial para o projeto de futuro de alta-densidade de discos de computador, e a capacidade de otimizar materiais magnéticos de alta-temperatura vai levar a mais eficiente da energia motores e transformadores.