Modellierung von Magnetischen Materialien

Nicht lange vor, techniken für modellierung und bewertung magnetische materialien wurden zu verein zu reproduzieren genau alle die daten erhalten in experimente. Aber in 1995, forscher zu Ames Labor, led durch Bruce Harmon, entwickelt eine ''spin dynamics'' computational technik die verwendet werden, um genau vertreten und bewerten die schwankungen der atom momente (magnetische orientierungen) in feste magnetische materialien bei verschiedenen temperaturen. Unter seinen vorteile, die methode kann verwendet werden, um machen berechnungen von realistische-sized systeme bei temperaturen von praktische und wissenschaftliche interesse. Mit dieser technik, wissenschaftler für die erste zeit theoretisch bestimmt die magnetischen momente in eisen und nickel bei hohen temperaturen, sogar über eine schlüssel temperatur, bei der die magnetischen momente variieren in größe und punkt in zufällig richtungen. Aktuelle studien fokus auf wie und warum spezifische mängel in permanent magneten entscheidend sind in der bestimmung wünschenswert magnetische eigenschaften. Oak Ridge National Laboratory und mitarbeitern verwendet die technik in eine aufzeichnung-einstellung supercomputer berechnung.

Wir vorschlagen zu produzieren modell materialien zu studie grundlegenden probleme in kooperative magnetismus mit zwei verschiedenen synthetische strategien. Eine linie von angriff ist zu bereiten verlängern ionischen verbindungen, die passieren zu haben die gewünschte gitter von magnetische atome; alternativ, wir können bauen die magnet aus molekulare einheiten, regie die architektur durch die bindung directionality von diese einheiten.

In beiden fällen die ziel gittern haben eine niedrigen dimensional und/oder frustriert topologie, und sind entworfen, um sonde jüngsten entwicklungen in grundlegenden magnetismus, die empfehlen, dass solche materialien kann haben roman magnetische boden staaten und anregung, und insbesondere spin flüssigkeit charakter. Wir auch vorschlagen zu bereiten high-spin nanaoscale metallic clustern und studie die entspannung von ihre magnetisierung; diese ist von erheblicher grundlegenden interesse als ein beispiel für eine makroskopische prozess, dass kann gesteuert werden durch die quantum mechanische tunnelling; es kann auch haben praktische bedeutung als grundlage für eine molekulare magnetische speicher gerät.

Alle diese arbeit erfordert zeit-und frequenz abhängig magnetische suszeptibilität messungen, so wir antrag ein upgrade auf bestehenden dc TINTENFISCH magnetometer gerät zu erlauben ac messungen durchgeführt werden, und schlagen unterstützung öffnen zugang zu diesem ausrüstung, die stärkung unserer informellen magnetische characterisation service.

Wissenschaftliche Auswirkungen: die spin dynamik ansatz ist einen wesentlichen beitrag zur grundlagen der eine neue theorie der dynamik von magnetischen momente zu finite temperatur und in reaktion auf externe angewendet bereichen. Es ermöglicht wissenschaftler modell material eigenschaften bei raum temperatur,, bei magneten in der regel sind verwendet.

Sozialen Auswirkungen: Metallic magnetismus ist schlüssel zu viele technologien, mit magnetischer daten lagerung und elektrische power generation geräte. Genaue modellierung von computer bit schalt ist ätherisches für die design von zukunft hohe-dichte computer festplatten, und die fähigkeit zu optimieren hohe-temperatur magnetische materialien führen wird, um mehr energie effiziente motoren und transformatoren.