Alcanzar el límite de anisotropía magnética de un átomo de metal 3D

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Física de la materia condensada Física de la materia condensada
• Ciencias de la superficie Ciencias de la superficie.

Sus antecedentes:

• El diseño de imanes nanoscópicos requiere sistemas con gran anisotropía magnética.
• Los imanes actuales de una sola molécula y las películas ferromagnéticas exhiben energía de anisotropía magnética por átomo significativamente por debajo de los límites teóricos.
• La interacción espín-órbita atómica dicta el máximo teórico para la anisotropía magnética.

Objetivo del estudio:

• Para lograr la máxima anisotropía magnética para un átomo de metal de transición en 3D.
• Para explorar el potencial de coordinar un solo átomo de cobalto a una superficie de MgO 100 para mejorar las propiedades magnéticas.

Principales métodos:

• Coordinación de un solo átomo de cobalto (Co) con el sitio de oxígeno (O) de una superficie de óxido de magnesio (MgO) 100.
• Espectroscopia de túnel de barrido (STS) para medir la anisotropía magnética.
• Dicroísmo circular magnético de rayos X (XMCD) para sondear el momento magnético orbital.

Principales resultados:

• Se logró una división de campo cero récord de 58 milielectronvoltios (meV) para el único átomo de Co.
• Se observó una lenta relajación de la magnetización del átomo Co, lo que indica estados magnéticos estables.
• El campo de ligando axial dominante en el sitio de adsorción O fue identificado como el origen de la anisotropía uniaxial fuera de plano.

Conclusiones:

• El estudio demuestra la realización de la máxima anisotropía magnética para un átomo de metal de transición en 3D.
• El anclaje de un solo átomo de Co al sitio O de la superficie de MgO{100} es una estrategia viable para crear imanes nanoscópicos altamente anisotrópicos.
• Los hallazgos abren nuevas vías para el desarrollo de dispositivos avanzados de almacenamiento magnético y dispositivos espintrónicos.