Modellierung von magnetischen Materialien

Vor nicht allzu langer Zeit waren Techniken zur Modellierung und Bewertung magnetischer Materialien zu einfach, um alle in Experimenten erhaltenen Daten genau zu reproduzieren. 1995 entwickelten Forscher des Ames Laboratory unter der Leitung von Bruce Harmon eine "Spin Dynamics"-Rechen technik, mit der die Schwankungen atomarer Momente (magnetische Orientierungen) genau dargestellt und bewertet werden können. in festen magnetischen Materialien bei verschiedenen Temperaturen. Unter seinen Vorteilen kann die Methode verwendet werden, um Berechnungen von Systemen realistischer Größe bei Temperaturen von praktischem und wissenschaft lichem Interesse durch zuführen. Mit dieser Technik haben Wissenschaftler zum ersten Mal theoretisch die magnetischen Momente in Eisen und Nickel bei hohen Temperaturen bestimmt, sogar über einer Schlüssel temperatur, bei der die magnetischen Momente in Größe und Punkt in zufälligen Richtungen variieren. Aktuelle Studien konzentrieren sich darauf, wie und warum spezifische Defekte in Permanent magneten für die Bestimmung der wünschens werten magnetischen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung sind. Das Oak Ridge National Laboratory und Mitarbeiter verwendeten die Technik in einer rekord verdächtigen Super computer berechnung.

Wir schlagen vor, Modell materialien herzustellen, um grundlegende Probleme im kooperativen Magnetismus unter Verwendung von zwei verschiedenen synthetischen Strategien zu untersuchen. Eine Angriffs linie besteht darin, verlängerte ionische Verbindungen herzustellen, die zufällig das gewünschte Gitter aus magnetischen Atomen aufweisen. Alternativ können wir das Magnetische aus molekularen Einheiten aufbauen, regie der Architektur durch die Bindungs richtung dieser Einheiten.

In beiden Fällen weisen die Ziel gitter eine niedrig dimensionale und/oder frustrierte Topologie auf und sollen die jüngsten Entwicklungen des Grund magnetismus untersuchen, die darauf hindeuten, dass solche Materialien neuartige magnetische Boden zustände und Anregungen aufweisen können. und insbesondere Spin Fluid Charakter. Wir schlagen auch vor, Hochspin-Metall cluster im Nano maßstab vor zubereiten und die Entspannung ihrer Magneti sierung zu untersuchen. Dies ist von erheblichem fundamentalem Interesse als Beispiel für einen makros kop ischen Prozess, der durch das quanten mechanische Tunneln gesteuert werden kann; Es kann auch praktische Bedeutung als Grundlage für eine molekulare magnetische Speicher vorrichtung haben.

All diese Arbeiten erfordern zeit-und frequenz abhängige Messungen der magnetischen Suszeptibilität. Daher fordern wir ein Upgrade der vorhandenen Gleichstrom-SQUID-Magnetometer geräte an, damit AC-Messungen durchgeführt werden können. und schlagen vor, den offenen Zugang zu dieser Ausrüstung zu unterstützen und unseren informellen Service zur magnetischen Charakterisierung zu stärken.

Wissenschaft licher Einfluss: Der Spin dynamik ansatz ist ein wesentlicher Beitrag zu den Grundlagen einer neuen Theorie der Dynamik magnetischer Momente bei endlicher Temperatur und als Reaktion auf externe angelegte Felder. Es ermöglicht Wissenschaftlern, Materiale igen schaften bei Raum temperatur zu modellieren, bei der typischer weise Magnete verwendet werden.

Soziale Auswirkungen: Metallischer Magnetismus ist der Schlüssel zu vielen Technologien, einschl ießlich magnetischer Daten speicher und elektrischer Stromer zeugung geräte. Eine genaue Modellierung des Computer bit schaltens ist für das Design zukünftiger Computer disks mit hoher Dichte unerlässlich, und die Fähigkeit, magnetische Hoch temperatur materialien zu optimieren, führt zu energie effizienteren Motoren und Transformatoren.