磁性ナノ粒子における磁気反転のエネルギー障壁の温度およびサイズ依存性：Quloud-Magによる解析

松下雄一郎とHung Ba TranがSSRNへ論文を公開しました。https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4462256

L10 FePtナノ粒子は、磁気記録やナノマグネットへの応用が最も期待される材料の一つである。ナノ粒子では、熱揺らぎが磁気反転のエネルギー障壁に匹敵する超常磁性が、磁気記録の安定性に強く影響する。L10 FePtナノ粒子における磁気異方性定数の温度依存性は、磁性ナノ粒子における磁気反転の緩和時間を推定する上で重要な要素である。しかし、L10 FePtナノ粒子における磁気反転のエネルギー障壁について、原子レベルでの包括的なシミュレーションは行われていない。ここでは、リヒテンシュタインの式を考慮した第一原理計算からハイゼンベルグモデルのハミルトニアンを導き出した。また、原子レベルのモンテカルロシミュレーションにより、熱平衡状態におけるナノ粒子の超常磁性効果が初めて観測された。さらに、表面における磁気交換相互作用対の消失により磁化が減少する表面効果も原子レベルの分解能で明らかにした。本研究では、L10 FePtナノ粒子の磁気反転のエネルギー障壁の温度・サイズ依存性を求め、長期保存に適したナノ粒子の臨界直径が3.7 nmであることを実証した。