Magnetismus und magnetische Neutronenstreuung

Ansprechpartner: Jörg Weissmüller

In konventionellen Ferromagneten sind die magnetischen Momente jeder Domäne entlang einer der energetisch bevorzugten Kristallrichtungen ("leichten Achsen") ausgerichtet. In nanokristallinen Ferromagneten springt jedoch die Richtung der leichten Achsen auf der Skala der Korngröße (d.h., wenige Nanometer). Ist die ferromagnetische Austauschlänge größer als diese Skala, so kann die Magnetisierung den Sprüngen nicht folgen. Dies hat erhebliche Konsequenzen für das makroskopische magnetische Verhalten. Die magne- tische Neutronenkleinwinkelstreuung bietet oft die einzige Möglichkeit, die Variation der Spin(fehl-)orientierung im Volumen und mit der erforderlichen Auflösung von Nanometern zu untersuchen. Die von uns entwickelte Methode der feldabhängigen magnetischen Neutronenkleinwinkelstreuung erlaubt darüber hinaus die quantitative Untersuchung von magnetischen Wechselwirkungs- termen wie der Austauschkopplung sowie der Stärke und der räumlichen Struktur des Anisotropiefeldes.

Diese Arbeiten erfolgen in Kooperation mit   PD Dr. Andreas Michels.


Ausgewählte Veröffentlichungen:


J. Weissmüller, R.D. McMichael, A. Michels, and R.D. Shull
Small-Angle Neutron Scattering by the Magnetic Microstructure of Nanocrystalline Ferromagnets near Saturation
J. Res. NIST 104 (1999), 261

A. Michels, R.N. Viswanath, J.G. Barker, R. Birringer and J. Weissmüller
Range of Magnetic Correlations in Nanocrystalline Soft Magnets
Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 267204

A. Michels and J. Weissmüller
Magnetic-field-dependent Small-angle Neutron Scattering on Random Anisotropy Ferromagnets
Rep. Prog. Phys. 71 (2008) 066501

G. Balaji, S. Ghosh, F. Döbrich, H. Eckerlebe and J. Weissmüller
Small-Angle Neutron Scattering of Nanocrystalline Terbium with Random Paramagnetic Susceptibility
Phys. Rev. Lett. 100  (2008) 227202

 

Differenzieller Streuquerschnitt einer nanokristallinen Nickelprobe bei verschiedenen angelegten Magnetfeldern. Die Linien sind Fits mit einem mikromagnetischen Modell. Aus den Fitparametern können räumliche Struktur und Stärke des Anisotropiefeldes bestimmt werden. Diese Größen sind anderen Methoden typisch nicht zugänglich.

Differenzieller Streuquerschnitt einer na- nokristallinen Nickelprobe bei verschie- denen angelegten Magnetfeldern. Die Linien sind Fits mit einem mikromagne- tischen Modell. Aus den Fitparametern können räumliche Struktur und Stärke des Anisotropiefeldes bestimmt werden. Diese Größen sind anderen Methoden typisch nicht zugänglich.  

 

Modellunabhängig aus Neutronenstreudaten bestimmte Werte für die Korrelationslänge der Spinfehlorientierung in nanokristallinem Kobalt als Funktion des Magnetfeldes. Die Linie ist die Vorhersage des Random Anisotropy Modells (ohne freie Parameter).

Modellunabhängig aus Neutronenstreu- daten bestimmte Werte für die Korrela- tionslänge der Spinfehlorientierung in na- nokristallinem Kobalt als Funktion des Magnetfeldes. Die Linie ist die Vorher- sage des "Random Anisotropy" Modells (ohne freie Parameter).