パターン化媒体中の磁性ナノ粒子のシミュレーション

图案介质中磁性纳米颗粒的模拟

基本信息

批准号：
03F00199
负责人：
岡部豊
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00199/
关键词：
ナノ粒子磁性モンテカルロ法磁化反転 Wang-Landauアルゴリズム Mathematica

项目摘要

近年の微細加工技術の発展により、シングルドメインのナノ粒子を整列させた、パターン化媒体を制御することが可能となってきた。これは、磁気記録素子としての応用が期待でき、注目を集めている。まず、シングルドメインの鉄のナノ粒子を整列された系の磁気的な性質をモンテカルロ法を用いて研究した。双極子相互作用と異方性項を取り入れるが、長距離の双極子相互作用を扱うためにエバルト和の方法を用いた。ナノ粒子の分布については実験を再現するモデル化を行い、また、双極子相互作用、異方性項の値はバルクの鉄の実験値から決まる値を用いた。これらの値だけを用いて、自由パラメータを使うことなく、ナノ粒子系の残留磁化の温度依存性を再現する結果を得た。この結果は磁気双極子相互作用の重要性を示している。次に、ナノ粒子系の磁化反転を研究対象とした。自由エネルギー障壁の評価をするために、状態密度を精度よく評価するモンテカルロ法であるWang-Landauアルゴリズムを用いた。磁化とエネルギーの結合状態密度を求め、磁化に関するマスター方程式を導き、Mathematicaの数式処理の利用により厳密にそのマスター方程式を解くことを試みた。磁化反転時間の温度依存性はN-fold way法により求められているものと良い一致を示した。取り扱える系のサイズを大きくすることが課題として残っている。

微加工技术的最新进展使得控制单域纳米颗粒排列的图案介质成为可能。由于有望应用于磁记录元件，因此受到关注。首先，我们使用蒙特卡罗方法研究了排列单畴铁纳米粒子系统的磁性。尽管我们合并了偶极子相互作用和各向异性项，但我们使用埃瓦尔德和方法来处理长程偶极子相互作用。对纳米粒子的分布进行建模以重现实验，并根据块体铁的实验值确定偶极相互作用和各向异性项的值。仅使用这些值，我们获得了在不使用自由参数的情况下重现纳米颗粒系统剩余磁化强度的温度依赖性的结果。这一结果表明磁偶极子相互作用的重要性。接下来，我们重点研究纳米颗粒系统中的磁化反转。为了评估自由能垒，我们使用了 Wang-Landau 算法，这是一种准确评估态密度的蒙特卡罗方法。我们确定了磁化强度和能量之间的组合态密度，导出了磁化强度的主方程，并尝试严格使用 Mathematica 的公式处理来求解主方程。磁化反转时间的温度依赖性与N重法测定的结果吻合良好。挑战仍然是增加可处理的系统的规模。