Modellazione di Materiali Magnetici

Non molto tempo fa, tecniche per la modellazione e la valutazione di materiali magnetici erano troppo semplice per riprodurre con precisione tutti i dati ottenuti in esperimenti. Ma nel 1995, i ricercatori a Ames di Laboratorio, guidato da Bruce Harmon, ha sviluppato una ''spin dynamics'' computazionale tecnica che può essere utilizzato per con precisione rappresentano e valutare il fluttuazioni di atomic momenti (Gli orientamenti magnetica) in solido materiali magnetici a diverse temperature. Tra i suoi benefici, il metodo può essere usato per fare i calcoli di realistico dimensioni sistemi a temperature di pratico e scientifico di interesse. Utilizzando questa tecnica, gli scienziati hanno per la prima volta teoricamente determinato momenti in ferro e nichel magnetico ad alte temperature, anche al di sopra di una chiave di temperatura alla quale la momenti magnetico variare in grandezza e punto in direzioni casuali. Corrente di studi di messa a fuoco su come e perché i difetti di magneti permanenti sono di fondamentale importanza nel determinare auspicabile specifico proprietà magnetiche. Oak Ridge Nazionale di Laboratorio e di collaboratori utilizzato la tecnica in un record-impostazione supercomputer di calcolo.

Ci proponiamo di per la produzione di materiali modello per studiare i problemi fondamentali in cooperativa magnetismo utilizzando due diversi sintetico strategie. Una linea di attacco è quello di preparare estendere ionico composti che capita di avere il desiderato reticolo di atomi di magnetico; in alternativa, possiamo costruire la unità magnetica da molecolare, dirigendo il architettura attraverso il legame direzionalità di queste unità.

In entrambi i casi il bersaglio reticoli hanno un basso dimensionale e/o frustrato topologia, E sono progettati per sonda sviluppi recenti in magnetismo fondamentale che suggeriscono che tali materiali possono avere magnetica romanzo di terra uniti e excitations, E in particolare di spin fluido personaggio dei cartoni animati. Abbiamo anche propone di preparare alta-spin nanaoscale metallic cluster e studiare il rilassamento dei loro magnetizzazione; questo è di notevole interesse fondamentale come un esempio di un processo macroscopico che può essere controllato da il quantum meccanico tunnelling; si può anche avere significato pratico come la base per una molecolare magnetico dispositivo di memoria.

Tutto questo lavoro richiede tempo e frequenza dipendente dalla suscettibilità magnetica misure, in modo da richiedere un aggiornamento per esistenti dc CALAMARI magnetometro apparecchi per consentire ac misure per essere eseguita, E propone di supporto accesso aperto per questa apparecchiatura, rafforzando il nostro informale magnetico caratterizzazione di servizio.

Scientifica Impatto: lo spin dynamics approccio è un contributo significativo per le basi di una nuova teoria di le dinamiche di magnetico momenti a finite temperatura e in risposta a esterno applicato campi. Esso consente di scienziati per modello di proprietà del materiale a temperatura ambiente, in cui magneti in genere sono utilizzati.

Social Impact: Metallic magnetismo è la chiave per molti tecnologie, tra cui magnetico dispositivi di memorizzazione dei dati e di generazione di energia elettrica. Accurate modellazione del computer po 'di commutazione è essenziale per la progettazione di futuro ad alta densità del computer dischi, E la capacità per ottimizzare ad alta temperatura materiali magnetici si portano a più motori e trasformatori ad alta efficienza energetica.