Программа спецкурса для аспирантов
НАНОРАЗМЕРНЫЙ МАГНЕТИЗМ

Автор программы ведущий научный сотрудник, д.ф.-м.н А.М. Тишин

8 семестр, 36 часов, зачет

1. Введение. Типы наноразмерных магнитных структур. Молекулы, кластеры, наночастицы, поверхности, ультратонкие пленки, мультислои. Классификация. Основные параметры и свойства.

2. Технологические методы получения наноструктур. Синтез монокристаллических наноструктур. Морфология ультратонких пленок. Методы изготовления кластеров. Методы депозиции пленок Ленгмюр–Блоджетт.

3. Методы получения тонких пленок: PLD (Plasma Laser Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition), PECVD (Plasma Enchanced Chemical Vapour Deposition), rf-magnetron, sol-gel.

4. Методы экспериментального исследования наноструктур. Сканирующие зондовые микроскопы: АСМ и МСМ, СТМ, ССМ и др. Взаимодействие зонда с исследуемым объектом. Электронные микроскопы (СЭМ и ТЭМ). Электронный парамагнитный резонанс. Эффект Мессбауэра. Исследования в сверхвысоком вакууме. Рентгеновские и нейтронные методы. Новые методы исследования.

5. Валентность наноструктур. Необычные валентные формы. Высшие состояния окисления 3d– и 4f– металлов. Валентность и размер кластера. Валентность моно– и мультислоев на ориентированных кристаллах. Валентность на поверхности.

6. Обменные взаимодействия. Механизмы межслойного взаимодействия. Обменное взаимодействие через металлические и неметаллические среды.

7. Магнитный свойства ультратонких пленок. Величина магнитного момента. Основные типы магнитного упорядочения. Кроссовер ориентации магнитного момента. Доменные структуры. Влияние характерных пространственных размеров. Магнитная анизотропия. Роль анизотропии поверхности. Фазовые диаграммы. Взаимосвязь морфологии и магнитного поведения.

8. Магнитные свойства эпитаксиальных редкоземельных монокристаллов и мультислоев. Зависимость температуры Кюри от толщины. Межслойный обмен и дальний порядок.

9. Мультислои интерметаллических редкоземельных соединений. Структура слоев. Зависимость магнитных свойств от толщины слоев. Ориентация вектора намагниченности. Роль перпендикулярной магнитной анизотропии и анизотропии на границе раздела.

10. Пленки Ленгмюр – Блоджетт с встроенными ионами переходных металлов. Взаимосвязь структуры и магнитных свойств.

11. Поверхность магнетиков. Термодинамика поверхности. Фазовые переходы и критические явления на поверхности. Зависимость величины критических экспонент от толщины. Магнитное упорядочение, магнитный момент и точка Кюри на поверхности.

12. Молекулярный магнетизм. Органические ферромагнетики. Фуллерены. Самоорганизация наноструктур. Нанопроволоки и наноцепи.

13. Магнетизм наночастиц, кластеров и молекул (Mn12Ac, Fe8, Fe10, V15, Fe30 и другие). Основы теории. Структурные и электронные свойства наночастиц. Кластеры переходных металлов в органических и других матрицах. Магнитные жидкости.

14. Мегагауссные магнитные поля как эффективный метод для исследования наноразмерных материалов: определение величин взаимодействий прямым методом.

15. Магнитокалорический эффект в наноструктурных материалах.

16. Новые наноразмерные магнитные материалы.

17. Перспективы технического применения. Магнитные и магнито-оптические диски. Коэрцитивная сила и плотность записи. Системы с продольными и перпендикулярными доменами. Магнитные сенсоры и головки. Молекулярные системы записи информации. Поглощающие покрытия. Магнитоэлектронные устройства. Применения в медицине.

Литература
1. in Handbook on the Physics and Chemistry of Rare–Earths, Eds. K.A. Gschneidner, Jr. and L. Eyring (North–Holland, Amsterdam): P.A. Dowben and D.N. McIlroy, Surface Magnetism of the Lanthanides, 1997, v.24, ch. 159; Z.S. Shan and D.J.Sellmyer, Nanoscale rare earth–transition metal multilayers: magnetic structure and properties, 1996, v.22, ch.148; C.P. Flynn and M.B. Salaman Synthesis and properties of single–crystal nanostructures, 1996, v.22, ch. 147; M. Gasgnier The intricate world of rare-earth thin films: Metals, Alloys, intermetallics, Chemical compounds, 1995, Vol.20, ch.136.
2. in Handbook of Magnetic Materials, Ed. by K.H.J. Buschow, (North-Holland, Amsterdam): U. Gradmann, Magnetism in ultrathin transition metal films, 1993, v.7, ch.1, pp. 4-96.
3. O.V. Snigirev, K.E. Andreev, A.M. Tishin, S.A. Gudoshnikov, J. Bohr, Phys. Rev. B, 1997, v.55, N21, pp.14429-14433.
4. S.A. Gudoshnikov, A.S. Kalabukhov, S.A. Chupakhin, A.M. Tishin, O.V. Snigirev, J. Bohr, M. Muck, C. Heiden and J. Dechert Magnetic Properties of Ho Measured by a Scanning SQUID Microscope, IEEE Transactions of Applied Superconductivity, 1999, vol.9, n.2, pp. 4385-4388.
5. A. Zangwill Physics at Surfaces. Cambridge University Press, England, 1988 (русский перевод: Москва, Мир, 1990).
6. C.П. Губин, Химия кластеров. Основы классификации и строение. Москва, Наука, 1987, 263с.
7. Ю.И. Петров, Кластеры и малые частицы. Москва, Наука, 1986, 361с.
8. C.F. Majkrzak, J. Kwo, M. Hong and Y. Yafet, D. Gibbs, C.L. Chien and J. Bohr, Advances in Physics, 1991, v.40, N2, p.99-189.
9. G.G. Roberts Langmuir – Blodgett films, N.Y.: Plenum, 1990, 425p.
10. A.M. Tishin, Yu.A. Koksharov, J. Bohr and G.B. Khomutov, Phys. Rev. B, 1997, v.55, N17, pp. 11064-11067.
11. A.M. Tishin Magnetocaloric effect in the vicinity of phase transitions.// In Handbook of Magnetic Materilas, Edited by K.H.J. Buschow (North-Holland, Amsterdam), 1999, v.12, ch. 4, p. 395-524.
12. И.В. Яминский и А.М. Тишин Магнитная силовая микроскопия поверхности, Успехи Химии, 1999, т. 68, N 3, сс.187-193.
13. Magnetic Properties of Fine Particles, Edited by J.L. Dormann and D. Fiorani, Elsevier, North-Holland, 1992
14. А.К.Звездин, В.В.Костюченко, В.В.Платонов, В.И.Плис, А.И.Попов, В.Д.Селемир, О.М.Таценко. УФН, 172 (11), 1303 (2002)
15. Klaus K.Schuegraf. Handbook of thin-film deposition processes and techniques: principles, methods, equipment, and applications. Park Ridge, N.J., U.S.A.: Noyes Publications, 1988