Modellazione di materiali magnetici

Non molto tempo fa, le tecniche di modellazione e valutazione dei materiali magnetici erano troppo semplici per riprodurre accuratamente tutti i dati raccolti negli esperimenti. Ma nel 1995, ricerca al laboratorio di Ames, led di Bruce Harmon, ha sviluppato una tecnica di calcolo 'spin dynamics'' che può essere utilizzata per visualizzare e misurare con precisione le oscillazioni dei momenti atomici (guida magnetica) in materiali magnetici solidi a diverse temperature. Tra i suoi vantaggi, il metodo può essere utilizzato per eseguire calcoli di sistemi di dimensioni realistiche a temperature di interesse pratico e scientifico. Utilizzando questa tecnica, gli esperti per la prima volta hanno impostato i momenti magnetici in ferro e nichel ad alte temperature, anche sopra una temperatura chiave a cui i momenti magnetici cambiano in grandezza e punto in direzioni casuali. Gli studi correnti si concentrano su come e perché i difetti specifici nei magneti permanenti sono essenziali per determinare le proprietà magnetiche. Il laboratorio nazionale e i dipendenti della cresta di quercia hanno utilizzato la tecnica in un calcolo del supercomputer con registrazione.

Forniamo la produzione di materiali modello per studiare problemi essenziali nel magnetismo cooperativo utilizzando due diverse soluzioni sintetiche. Una linea di attacco è preparare l'estensione dei composti ionici che possono avere il reticolo di atomee magnetici; In alternativa, possiamo costruire il magnetico da unità molecolari, guidare l'architettura attraverso l'incollaggio direzionali di tali unità.

In entrambi i casi i reticoli target hanno una topologia bassa dimensionale e/o frustrati e sono progettati per sondare gli eventi recenti nel magnetismo essenziale che indica che tali materiali possono avere nuovi stati magnetici ed esitazioni, E in particolare il carattere fluido rotante. Forniamo anche di preparare cluster metallici nanaoscale ad alta rotazione e studiare il rilassamento della loro magnetizzazione; questo è di notevole interesse essenziale come esempio di un processo macroscopico che può essere controllato dal tunnel meccanico quantistico; Può anche avere un impatto pratico come base per un dispositivo di memoria magnetica molecolare.

Tutto questo lavoro richiede misurazioni di sensibilità magnetica dipendenti dal tempo e dalla frequenza, quindi richiamo un aggiornamento all'apparato magnetometro per calamari cc esistente per consentire di eseguire misurazioni ac, E proporre di supportare l'accesso aperto a questa attrezzatura, rafforzare il nostro servizio di determinazione magnetica formale.

Impatto scientifico: l'avvolgimento della dinamica della rotazione è un significativo aiuto ai fondotinta di una nuova teoria delle dinamiche dei momenti magnetici a temperatura finita e in risposta a campi applicati esterni. Consente agli ingegneri di modellare le proprietà del materiale a temperatura ambiente, a cui i magneti vengono utilizzati in genere.

Impatto sociale: il magnetismo metallico è la chiave per molte tecnologie, inclusi l'archiviazione magnetica dei dati e i dispositivi per la generazione di energia elettrica. La modellazione accurata della commutazione dei bit del computer è essenziale per la progettazione di future dischi per computer ad alta densità e la capacità di ottimizzazione dei materiali magnetici ad alta temperatura deriverà motori e trasformatori ad alta efficienza energetica.