Mn $_{3}O$ _{4}$纳米粒子系综低温超顺磁性的证据
Evidence of Low-Temperature Superparamagnetism in Mn$_{3}O$_{4}$ Nanoparticle Ensembles
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这项工作的报告，一些功能相关的室温超顺磁性行为的铅纳米粒子。到目前为止，在任何文献中都没有详细讨论过这种行为。从我们的研究中显而易见的是，Pb纳米颗粒的超顺磁性行为是令人惊讶的行为，因为体Pb具有抗磁性行为。从振动样品磁强计研究铅纳米粉末（金属）的磁滞曲线服务于一些新的观察。磁尺寸、饱和磁化强度、矫顽场和剩磁等数值的成功计算证实了其超顺磁性，并探索了其在各个行业的潜在应用。这项工作有助于进一步的研究。
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La0 .7Sr0.3MnO3纳米粒子的相互作用超顺磁性
Interacting Superparamagnetism in La0.7Sr0.3MnO3 Nanoparticles
系统研究了在D8000轧机上制备的La0.7Sr0.3MnO3纳米颗粒的磁有序性。La0.7Sr0.3MnO3纳米晶在研磨过程中从研磨的组分氧化物生长。通过使用SQUID磁强计获得的磁化强度数据显示纳米粒子作为超顺磁性在室温附近的无磁滞曲线。标度的M（H-ext，T）/M-s与H-ext，T图的非重叠和高温下直流磁化率服从居里-外斯行为而不是居里定律提供了证据，表明NP是相互作用的超顺磁性系综。对朗之万函数L（[H-ext + alpha M]/k（B）T）的平均场校正对于NP的磁有序性工作良好。通过Langevin拟合，估计NP的直径低于15 nm，具体取决于研磨时间。纳米颗粒的饱和磁化强度从48.5 em/g到19 emu/g不等，较高的值对应于较大的颗粒尺寸。采用核-壳结构的NP，NP具有核-壳磁有效质量密度。这适用于饱和磁化强度随颗粒尺寸的变化。
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磁性纳米粒子相互作用体系的超顺磁性和自旋玻璃动力学
Superparamagnetism and Spin Glass Dynamics of Interacting Magnetic Nanoparticle Systems
磁性纳米粒子的物理性质已被研究，重点是偶极粒子间相互作用的影响。对于弱耦合的纳米粒子，热力学微扰理论推导出的线性平衡磁化率，零场比热和平均的本地偶极场的解析表达式。通过引入偶极场的平均值，在一个单一的粒子的弛豫速率的表达式，证明了一个非平凡的依赖的超顺磁阻塞的阻尼系数。这种阻尼依赖性解释的偶极场的横向分量所产生的非轴对称的潜力。从自旋玻璃行为的角度对强相互作用纳米粒子系统进行了实验研究。在由冷冻的铁磁流体组成的样品中，由于颗粒位置和各向异性轴取向的随机性而产生无序和挫折。强相互作用的FeC系统表现出自旋玻璃相变的临界动力学特性。观察到与常规自旋玻璃相似的老化、记忆和复原现象，但复原效应比Ag（11at%Mn）Heisenberg和Fe_{0.5} Mn_{0.5} TiO_3 Ising自旋玻璃弱得多。强相互作用的纳米颗粒系统和两个自旋玻璃样品的非平衡动力学的差异进行了讨论的各向异性和不同的时间尺度，由于更长的微观翻转时间的磁矩比原子自旋。
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Co-Cr2O3纳米复合材料中的交换偏置
Exchange bias in Co-Cr2O3 nanocomposites
探讨了利用铁磁-反铁磁体系中的交换偏置来克服小尺寸钴纳米粒子超顺磁性效应的可能性。采用化学方法制备了Co-Cr_2O_3纳米复合粉体。结果表明，在该体系中，钴纳米粒子的超顺磁性效应可以被克服。3 nm钴粒子的超顺磁性阻断温度已提高到室温以上。Cr2O3的选择是至关重要的，因为它的TN比用于此目的的其他反铁磁材料（如CoO）更高。样品的场冷和零场冷磁滞测量证实了交换偏置相互作用的存在。
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非相互作用铁电纳米粒子系综中的超顺电相
Superparaelectric phase in the ensemble of non-interacting ferroelectric nanoparticles
首次预测了非相互作用球形铁电纳米粒子系综中超顺电相出现的条件。纳米粒子中的超顺电性是通过与超顺磁性类比来定义的，超顺磁性是在由顺磁性材料制成的小纳米粒子中获得的。用Landau-Ginzburg唯象方法计算了钙钛矿Pb（Zr，Ti）O3、BiFeO 3和单轴铁电体罗谢尔盐和硫酸三甘氨酸的相关半径、极化重取向能垒和对外电场的极化响应.
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单分散钴铂纳米晶的各向异性超顺磁性
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基于高温有机金属路线（Sun等，Science 287，1989（2000）），我们合成了含有CoPt_3单晶的粉末，其平均直径为3.3（2）nm和6.0（2）nm，小的对数正态宽度σ =0.15（1）。在5 ~ 400 K的整个温度范围内，零场冷却磁化率chi（T）与理想超顺磁性有很大的偏差。当居里温度接近450（10）K时，由于铁磁矩的（平均场）型降低，导致了偏差的产生，而在阻挡温度T_b以下，由于能垒的存在，chi（T）被抑制，其分布与透射电子显微镜（TEM）得到的颗粒体积成比例。这种体积各向异性的指示支持的磁吸收chi“（T，ω）的形状的比例分析，揭示的障碍也与TEM观察到的体积分布的分布函数。在200 K以上，磁化等温线M（H，T）显示Langevin行为，提供2.5（1）μ B/CoPt_3，与关于块体和薄膜CoPt_3的报道一致。通过考虑纳米颗粒的各向异性能E_A（T），首次将低温下非朗之万形状的磁化曲线解释为各向异性超顺磁性。利用E_A（T）的大小和温度变化，解释了由chi“（T，ω）分析得到的粒子的平均能垒和”非物理的“小开关时间。在T_b以下，磁滞回线出现，并由阻塞模型定量描述，该模型也忽略了粒子间的相互作用，但考虑了TEM测量的尺寸分布和传统的电场依赖性。
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大系综上宽视场显微镜测量单个金纳米粒子的偏振分辨消光和散射截面
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核壳型镍钴纳米粒子在氧化还原循环中的包覆与局部重构
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双金属纳米颗粒被广泛研究，例如在催化中。然而，在使用环境中可能会发生重组，如偏析或合金化。单独来看，最先进的分析工具无法给出这些转变的全貌。这项研究结合了合奏分析（近环境压力的X-射线光电子能谱学）与本地分析（环境透射电子显微镜），以提供一个在原位描述的核壳镍钴纳米粒子暴露于还原和氧化循环的重组。它揭示了部分表面合金化伴随着破碎的壳成较小的集群，这是不可逆的。除了这个案例研究之外，这里提出的方法应该适用于处理单金属或双金属金属纳米颗粒的反应性的广泛研究。
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二维无序纳米粒子系综中的基元跃迁和磁关联
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通过数值模拟研究了偶极耦合磁性纳米粒子无序二维系综中的磁弛豫过程。通过确定鞍点，相邻的局部极小值，能量障碍，和相关的最小能量路径（MEP）的结构紊乱和粒子密度的函数的系统的能量景观进行探索。从局部角度分析了纳米结构沿连接相邻极小值的MEP的磁序变化。特别是，我们确定的相关区域的粒子磁矩的方向变化显着的延伸。结果表明，随着无序度的增加，磁关联范围减小，即，基本弛豫过程变得更加局部化。的能量势垒的分布，以及它们的关系的变化，在磁配置进行了量化。最后，讨论了纳米结构的长时间磁弛豫动力学的一些影响。
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相互作用各向异性磁性纳米粒子系综的磁记忆效应
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通过改变各向异性ZnFe $_2$ O $_4$纳米粒子在系综中的组织几何形状，探讨了退磁相互作用对磁记忆效应的影响。本文从直流和交流磁化率、磁记忆效应和自旋弛豫等方面对两种不同结构的系综（紧密系综（CE）和空心系综（HCE））的静态和动态行为进行了研究。借助Vogel-Fulcher定律和幂律两种动力学标度模型，分析了两种系统中冻结温度随频率的峰移。簇自旋玻璃相的存在由Vogel-Fulcher温度$T_0$ $\simeq$ 142.58 K（CE）、$\simeq$ 97 K（HCE）和特征时间常数$τ_0$ $\simeq$ $8.85\times10^{-9}$ s（CE）、$\simeq$ $3.8\times10^{-10}$ s（HCE）以及$δ$ T $_{Th}$ $\sim$ 0.1（CE）和0.2（HCE）反映。动力学指数$zv'$ = 6.2 $\pm$ 1.1（CE），6.3 $\pm$ 0.5（HCE）和单自旋翻转$τ^*$ $7.7\times10^{-11}$ $7.7\times10^{-11}$ s（CE），$\simeq$ $1.3\times10^{-10}$ s（HCE）的幂律拟合证实了团簇自旋玻璃相的存在.通过非平衡动力学研究，这两个系统都表现出跨多个亚稳态的渐进自旋冻结，并具有显著的记忆效应。在表面上具有各向异性纳米颗粒的中空芯几何形…
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近孤立纳米粒子包体中的电子-声子动力学
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我们调查的电子布居动力学在一个几乎孤立的绝缘纳米粒子，每个纳米粒子作为一个电子两级系统耦合到一个单一的振动模式建模的合奏。我们发现，在短时间内的整体平均激发态人口振荡，但有一个衰减的信封。在很长的时间内，振荡变成纯正弦的“平台”人口，与电子-声子相互作用强度确定的频率，并与衰减代数为t^-{1/2}的包络线我们使用这个理论来预测电子-声子动力学在一个系综的Y_2O_3纳米粒子。
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表面活性剂介导的Ca-Mg掺杂的纳米铁水化物的穆斯堡尔谱和磁学研究
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采用表面活性剂共沉淀法合成了超细（2-5 nm）的无定形钙镁共掺杂水铁矿。通过Ca-Mg共掺杂的无定形水铁矿的演变与我们早期对单独的Ca和Mg掺杂研究的调查完全不同。通过X射线衍射（XRD）和穆斯堡尔谱（Mössbauer spectroscopy）在室温和低温（40 K和20 K）下证实了本研究中的水铁矿为非晶相。在空气气氛中，分别在400、600和800 $^0$ C下退火，得到了晶粒尺寸分别为8、38和70 nm的纳米赤铁矿颗粒。超顺磁性已被发现在8 nm大小的赤铁矿纳米粒子，这已被证实从磁滞回线与零剩磁和矫顽场，也从超顺磁性的穆斯堡尔谱的室温双峰。通过室温磁滞回线测量和穆斯堡尔谱学研究了38和70 nm尺寸的颗粒的磁性。这些赤铁矿纳米颗粒中的矫顽场随着颗粒尺寸的增加而增加。在800 $^0$ C退火样品中检测到少量的尖晶石MgFe $_{2}$ O $_{4}$相。
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非化学计量比锰氧化物纳米颗粒的自旋相关磁性和超顺磁性对磁热效应的贡献
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尽管由于锰氧化物在现代电子学中的广泛应用而对其进行了广泛的研究，但这类金属氧化物仍以其独特的性质和新现象而不断令人惊讶。在这里，我们研究了具有强自旋电子耦合的非海森堡锰氧化物纳米颗粒的结构和磁性。从低温铁磁态到高温顺磁态的转变过程中，锰离子的电荷、价态和自旋（磁矩）随电子局域化而发生变化。随着温度的降低，处于顺磁相的Mn离子的夸大的有效磁矩显著减小，证明了自旋相关磁性。对二阶相变附近的磁化临界行为和临界参数的确定进行了全面的研究。基于不同磁场下磁熵变的温度和场依赖性的异常行为，发现了纳米颗粒的超顺磁性对磁热效应的额外影响。
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量子计算和量子信息处理是具有克服传统计算系统的物理限制的潜力的新兴技术。然而，目前基于光子、原子和分子的量子系统都面临着诸如相干时间短、需要超低温和/或高真空以及缺乏可扩展性等挑战。我们报告了一种新型的分子量子比特和纳米粒子系综的基础上J-聚集和分子生色团的单体状态之间的热可控转换，使用吡咯并吡咯菁与聚合物链，如聚己内酯作为一个例子。这种超分子量子系统，类似于光合作用中的捕光复合物的某些特征，为在温和条件下操纵量子信息提供了新的机会，这不需要复杂的超冷和/或高真空，通常涉及现有的超导量子比特或里德伯原子用于量子计算和信息处理。
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磁性纳米颗粒集合体的居里-外斯行为与“相互作用”温度：局域结构强烈影响磁行为
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本文从理论上证明磁性纳米颗粒集合体的表观相互作用温度可由颗粒聚集、偶极相互作用及各向异性易轴排列等局域结构因素产生，即使颗粒间无相互作用也可能测得该温度。
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Ag/$_x$/Pt $_{1-x}$纳米粒子的熔融特性
Melting properties of Ag$_x$Pt$_{1-x}$ nanoparticles
在纳米级，材料表现出独特的性质，大大不同于那些散装状态。在Ag $_x$ Pt $_{1-x}$纳米合金的情况下，我们旨在研究不同尺寸和组成的纳米颗粒的固-液转变。该系统是特别令人感兴趣的，因为Pt具有高熔点（2041 K，相比之下Ag为1035 K），这可以在相对高的温度下在不同的催化反应期间保持纳米颗粒固体，例如我们在纳米管的生长中所需要的。我们进行了原子尺度的模拟，使用半经验势在蒙特卡罗代码中实现在恒定的温度和化学成分的正则系综。我们观察到，熔化温度随尺寸（纯系统和合金）和组成而降低。我们表明，熔化系统地通过一个中间阶段的结晶核心（纯铂或混合PtAg取决于组合物）和纯银液体皮肤，这强烈质疑的想法有一个多面的固体颗粒在催化反应碳纳米管合成。
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利用来自XFEL单颗粒成像的定量3D密度对单个核-壳纳米颗粒进行高通量整体表征
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这些结构，作为设计功能纳米材料的基石，推动了多功能纳米探针的发展，以了解非晶样品的局部结构。近年来，在原子尺度上分析单个样品的结构方面取得了显著的进展。然而，在大多数情况下，只有有限数量的样本进行检查，缺乏统计数据来代表系统的结构不均匀性。在这里，通过采用X射线自由电子激光的单粒子成像和多模型3D成像的新算法，我们成功地在几个小时内研究了几千个样品，并确定了3D结构的内在异质性。定量分析揭示了三维形态，小面指数和弹性应变。三维弹性能量分布进一步证实了分子动力学模拟，以获得在原子水平上的力学见解。这项工作建立了一个新的途径，以高通量表征的个体标本在大型合奏，从而克服统计缺陷，同时提供定量信息在纳米级。
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纳米粒子平面系综中无序诱导的复磁化动力学
Disorder-Induced Complex Magnetization Dynamics in Planar Ensembles of Nanoparticles
利用数值模拟研究了纳米粒子二维（$l^{}_x\times l^{}_y$）组装体中磁弛豫特性与面外位置无序强度$Δ(\%)$的关系.这种缺陷在实验制造的纳米结构中被大量观察到，导致不寻常的磁化动力学。对于小且可忽略的偶极相互作用强度$h^{}_d\leq0.2$，磁化强度呈指数衰减。在这种情况下，磁化弛豫不依赖于$Δ$和纵横比$A^{}_r=l^{}_y/l^{}_x$，如预期的。在类正方形MNP系综和完全有序体系（$Δ(\%)=0$）中，随着$h^{}_d$的增加，磁化强度迅速弛豫.因此，有效Néel弛豫时间$τ^{}_N$随着$h^{}_d$而减小。足够强度的偶极相互作用促进这种系统中的反铁磁耦合，导致快速磁化衰减。值得注意的是，面外无序激发磁矩在大$h^{}_d$存在下发生铁磁相互作用，即使在MNP的方形组装中也是如此。结果，磁化弛豫减慢，导致在这种情况下随着$Δ$和$h^{}_d$的增加，$τ^{}_N$单调增加。值得注意的是，在具有大$h^{}_d$的高度各向异性系统中存在延长的磁化衰减。在这种情况下，偶极相互作用沿系统的长轴诱导铁磁耦合。因此，对于大的$h^{}_d$，磁化停止作为时间的函数弛豫，而与无序强度$Δ(\%)$无关。本工作可以提供一个具体的理论基础，以解释在实验中观察到的意外松弛行为。这些结果在数字数据存储和基于自旋电子学的应用中也是有益的，其中这种纳米结…
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Atomic-resolution spectroscopic imaging of ensembles of nanocatalyst particles across the life of a fuel cell
通过像差校正光学器件实现的数据收集速度的千倍增加使我们能够克服电子显微镜悖论-如何获得单个纳米颗粒中原子分辨率的化学结构，同时记录来自非均匀群体的统计学显著样本。这使我们能够映射数百个Pt-Co纳米颗粒，以显示质子交换膜燃料电池中催化剂老化不同阶段的原子尺度元素分布，并将Pt壳层厚度与处理、颗粒尺寸、表面取向和有序性联系起来。
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纳米粒子有序系综中偶极相互作用的各向异性效应
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具有位置缺陷的二维纳米颗粒系综中的磁化反转
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超灵敏混合金刚石纳米温度计
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金刚石中的氮空位（NV）中心在环境条件下具有较长的自旋相干时间，是很有希望的量子传感器。然而，它们的自旋共振对温度等非磁性参数相对不敏感。磁性-纳米颗粒-纳米金刚石混合温度计，其中温度变化被转换为居里温度附近的磁场变化，被证明具有增强的温度灵敏度（11 mK Hz^{-1/2}）[Phys. Rev. X 8，011042（2018）]，但灵敏度受到纳米金刚石中系综自旋的大光谱加宽的限制。为了克服这一限制，在这里，我们展示了一种混合纳米温度计的改进设计，该混合纳米温度计使用金刚石纳米柱中的单个NV中心与铜-镍合金的单个磁性纳米颗粒耦合，并且证明了76 uK Hz^{-1/2}的温度灵敏度。这种混合设计使得能够以5毫秒的时间分辨率检测2毫开尔文的温度变化。超灵敏纳米温度计为研究纳米尺度系统中的热过程提供了一种新的工具。
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