Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра

Методами теории функционала плотности выполнены расчеты электронной структуры нанопроводов железа с поперечными размерами до 9 Å. Расчеты проведены с учетом не только поперечной, но и продольной оптимизации структурных параметров нанопроводов. Показано, что магнитные моменты на атомах Fe в...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Физика низких температур
Date:	2012
Main Authors:	Бутько, В.Г., Гусев, А.А., Шевцова, Т.Н., Пашкевич, Ю.Г.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2012
Subjects:	Наноструктуры при низких температурах
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117977
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра / В.Г. Бутько, А.А. Гусев, Т.Н. Шевцова, Ю.Г. Пашкевич // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 12. — С. 1433–1438. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860174963185549312
author	Бутько, В.Г. Гусев, А.А. Шевцова, Т.Н. Пашкевич, Ю.Г.
author_facet	Бутько, В.Г. Гусев, А.А. Шевцова, Т.Н. Пашкевич, Ю.Г.
citation_txt	Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра / В.Г. Бутько, А.А. Гусев, Т.Н. Шевцова, Ю.Г. Пашкевич // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 12. — С. 1433–1438. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Физика низких температур
description	Методами теории функционала плотности выполнены расчеты электронной структуры нанопроводов железа с поперечными размерами до 9 Å. Расчеты проведены с учетом не только поперечной, но и продольной оптимизации структурных параметров нанопроводов. Показано, что магнитные моменты на атомах Fe в среднем уменьшаются с ростом поперечных размеров нанопровода, а с удалением от оси нанопровода они увеличиваются. Для структур Fe₁ и Fe₉ получена гигантская энергия магнитной анизотропии. Методами теорії функціонала щільності виконано розрахунки електронної структури нанодротів заліза з поперечними розмірами до 9 Å. Розрахунки проведено з урахуванням не лише поперечної, але і подовжньої оптимізації структурних параметрів нанодротів. Показано, що магнітні моменти на атомах Fe в середньому зменшуються із зростанням поперечних розмірів нанодроту, а з віддаленням від осі нанодроту вони збільшуються. Для структур Fe₁ и Fe₉ отримано велетенську енергію магнітної анізотропії. The electronic structure of iron nanowires of transverse dimensions up to 9 Å was calculated by the density functional theory methods. The calculations were carried out by taking into account not only the transverse but the longitudinal optimization of structural parameters as well. It is shown, that the magnetic moments of the Fe atoms decrease on average with increasing transverse dimensions of the nanowires and increase with increasing the distance from the nanowire axis. A giant magnetic anisotropy energy was obtained for the Fe₁ and Fe₉ structures.
first_indexed	2025-12-07T17:59:52Z
format	Article
fulltext	© В.Г. Бутько, А.А. Гусев, Т.Н. Шевцова, Ю.Г. Пашкевич, 2012 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 12, c. 1433–1438 Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра В.Г. Бутько, А.А. Гусев, Т.Н. Шевцова, Ю.Г. Пашкевич Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины ул. Розы Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина E-mail: boutko@teor.fti.ac.donetsk.ua Статья поступила в редакцию 18 мая 2012 г. Методами теории функционала плотности выполнены расчеты электронной структуры нанопроводов железа с поперечными размерами до 9 Å. Расчеты проведены с учетом не только поперечной, но и про- дольной оптимизации структурных параметров нанопроводов. Показано, что магнитные моменты на ато- мах Fe в среднем уменьшаются с ростом поперечных размеров нанопровода, а с удалением от оси нанопро- вода они увеличиваются. Для структур Fe1 и Fe9 получена гигантская энергия магнитной анизотропии. Методами теорії функціонала щільності виконано розрахунки електронної структури нанодротів заліза з поперечними розмірами до 9 Å. Розрахунки проведено з урахуванням не лише поперечної, але і подовжньої оптимізації структурних параметрів нанодротів. Показано, що магнітні моменти на атомах Fe в середньому зменшуються із зростанням поперечних розмірів нанодроту, а з віддаленням від осі нано- дроту вони збільшуються. Для структур Fe1 і Fe9 отримано велетенську енергію магнітної анізотропії. PACS: 73.22.–f Электронная структура наноразмерных материалов и родственных систем; 75.75.–c Магнитные свойства наноструктур. Ключевые слова: нанопровод, магнитная анизотропия, магнитный момент, плотность состояний, зонная структура. Введение В последнее десятилетие нанопровода переходных металлов привлекают повышенное внимание, поскольку их необычные свойства предполагают широкое приме- нение данных объектов во многих областях современ- ных нанотехнологий: спинтронике, магнитной записи, высокочувствительных магнитных сенсорах [1,2]. На- нопровода переходных металлов интенсивно исследо- вались как экспериментально [3–7], так и теоретически [8–19]. В большинстве теоретических работ вначале строились модели нанопроводов и их окружения, а за- тем проводились первопринципные расчеты, обычно методами теории функционала плотности. Чаще всего рассматривались нанопровода переходных металлов, находящиеся внутри углеродных нанотрубок [8–16]. Немало работ посвящено проблеме взаимодейст- вия нанопроводов с кристаллической подложкой [17,18]. Работы же, в которых последовательно про- ведены неэмпирические расчеты именно свободно стоящих нанопроводов переходных металлов, пока единичны [19]. Конечно, свойства свободно стоящих нанопроводов иногда исследуются в рамках общей задачи изучения свойств нанопроводов в углеродной нанотрубке [11,13,15,16], но этого явно недостаточно. Из-за того, что постоянные решетки вдоль оси транс- ляции различны для углеродной нанотрубки и нано- проводов переходных металлов (разница в лучшем случае не менее 5%), провести полностью корректный неэмпирический расчет свойств углеродной нанотруб- ки, заполненной нанопроводом, затруднительно. Один из важнейших выводов, сделанный авторами работ [11,13,16], состоит в том, что если диаметр угле- родной нанотрубки существенно больше поперечных размеров нанопровода переходных металлов, то свой- ства, включая и магнитные, нанопровода в нанотрубке будут слабо отличаться от свойств свободно стоящего нанопровода. Результаты расчетов [11,13,16], вследст- вие несоразмерности длин трансляции нанотрубки и нанопровода, стоит рассматривать скорее как качест- венные, чем количественные. Поэтому есть смысл вна- чале провести тщательные расчеты свойств свободно стоящих нанопроводов. Цель настоящей работы — систематическое изучение структурных, электронных и магнитных свойств нанопроводов железа различных поперечных размеров (от минимального, соответст- вующего одноатомной цепочке, до 9 Å). В.Г. Бутько, А.А. Гусев, Т.Н. Шевцова, Ю.Г. Пашкевич 1434 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 12 Рис. 1. Структура нанопроводов различных поперечных размеров. Атомы Fe первого слоя темные, второго — светлые. 1–5 — номера оболочек. 1 1 1 1 2 2 2 1 2 3 3 3 4 4 5 Fe21 Fe13 Fe9 Fe5 Fe1 Модель и метод расчета Одномерные кристаллические наноструктуры по- строены на основе α-фазы Fe (ОЦК структура). Ось трансляции соответствует направлению (0,0,1). Струк- туры нанопроводов различных поперечных размеров приведены на рис. 1. Номера атомов на рис. 1 соответ- ствуют номерам оболочек. Все атомы Fe, принадле- жащие одной оболочке, находятся на одинаковом рас- стоянии от оси нанопровода. Структуру из n атомов железа в ячейке будем обозначать Fen. Электронное строение одномерных наноструктур рассчитывали в рамках теории функционала плотности неэмпирическим методом LAPW (линеаризованных присоединенных плоских волн) — пакет WIEN2k [20]. Для обменно-корреляционного потенциала использо- вали обобщенное градиентное приближение (GGA — generalized gradient approximation) в виде, предложен- ном Perdew–Burke–Ernzenhof [21]. Число разбиений при интегрировании по неприводимой части зоны Бриллюэна в расчетах выбирали равным 36, использо- ванный максимальный волновой вектор в наборе пло- ских волн соответствовал энергии 16 Ридб. В результа- те проведения самосогласованных расчетов находили оптимизированные позиции всех атомов и полную энергию системы, а затем рассчитывали зонную струк- туру соединения, плотность электронных и спиновых состояний и т.д. При этом уровень Ферми всегда при- нимали за точку отсчета. При оптимизации выполняли требование, чтобы силы, действующие на атомы, были меньше, чем 0,1 эВ/Å. Поскольку атомы Fe соседних нанопроводов находятся на расстоянии не менее 8 Å, их взаимодействием можно пренебречь. Структурные свойства Структура ОЦК определяется тем, что каждый атом имеет 8 ближайших и 6 вторых соседей. Именно сред- ним числом на атом первых и вторых соседей можно характеризовать степень близости одномерной струк- туры к объемной. В табл. 1 приведены данные для рас- сматриваемых одномерных нанокристаллов. Количе- ство соседей и первых, и вторых растет по мере увели- чения поперечника нанопровода, но их значения для предельного из рассматриваемых случаев (21 атом в элементарной ячейке) еще существенно отличаются от кристаллических (табл. 1, последняя строка). Умень- шение числа первых соседей при переходе от 9 к 13 атомам элементарной ячейки объясняется тем, что при этом добавляются только внешние атомы Fe. В табл. 2 приведены результаты оптимизации одно- мерных ферромагнитных кристаллических нанопрово- дов. В последней строчке приведены данные для ОЦК Fe. При расчете свойств кристалла, чтобы сравнение результатов было корректным, выбирались такие же параметры (количество точек в обратном пространст- ве, число плоских волн и т.д.), как и для расчета свойств нанопроводов. Столбцы 3–6 — это длины свя- зей между ближайшими атомами (они из разных слоев элементарной ячейки); 7–11 — длины связей между вторыми соседями. Все расстояния отличаются от ана- логичных в кристалле, но с ростом поперечных разме- ров нанопровода различия между ними уменьшаются. Важной характеристикой электронной структуры кри- сталла является энергия связи. Для линейной цепочки (Fe1) она очень мала (17 столбец) по сравнению с энер- гией связи кристалла, для остальных нанопроводов энергия связи все еще меньше, но сравнима с кристал- лической. Постоянная решетки с увеличивается с рос- Таблица 1. Количественные характеристики структур эле- ментарных ячеек одномерных нанопроводов Fen Струк- тура Количество атомов Количество соседей внутренних внешних первых вторых Fe1 – 1 2 2 Fe5 1 4 3,2 3,6 Fe9 5 4 5,33 3,77 Fe13 5 8 4,92 4,46 Fe21 9 12 6,10 4,67 ОЦК 1 0 8 6 Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 12 1435 том поперечника нанотрубки, но тоже еще далека от кристаллической. Нанопровода со структурами Fe5 и Fe13 в поперечном сечении как бы поджаты (соответ- ственно столбцы 13 и 15), для Fe9 и Fe21-нанопроводов наблюдается противоположная тенденция (столбцы 14 и 16). Дело в том, что структуры Fe5 и Fe13 можно представить как состоящие из одной и четырех ОЦК ячеек Fe. Электронные и магнитные свойства Плотность электронных состояний (DOS) для всех структур Fen и ОЦК железа приведена на рис. 2. Она полностью определяется d-электронами Fe. Если для структур Fe1 и Fe5 плотность состояний явно не имеет характерных особенностей таковой для кристалла, то уже для структур Fe13 и Fe21 плотность состояний вполне сопоставима с кристаллической. Распределение полной электронной плотности для структуры Fe21 представлено на рис. 3 и 4. Распределение электронной плотности вокруг внешних атомов Fe (оболочки 4 и 5) существенно отличается от распределения плотности вокруг внутренних атомов, которые представляются почти эквивалентными. Важный параметр структуры — спиновая поляризация электронов на уровне Ферми: ( ) ( ) , ( ) ( ) F F F F N E N E P N E N E ↓ ↑ ↓ ↑ − = + где ( )FN E↓ и ( )FN E↑ представляют полную плот- ность электронных состояний на уровне Ферми со спином соответственно вниз и вверх. Вычисленные значения P для всех рассматриваемых структур приве- дены в табл. 3. Магнитные моменты на атомах Fe в среднем, как и следовало ожидать, падают с ростом поперечных раз- меров нанопровода, а с удалением от оси нанопровода они увеличиваются. Это явно коррелирует с уменьше- нием координационных чисел атомов. Распределение спиновой плотности для структуры Fe21 приведено на рис. 5 и 6. Спиновая плотность существенно нелокальна и характерно вытянута от центра на внешних атомах Fe. Симметрия рассматриваемых нанопроводов ниже кристаллической, поэтому градиент электрического поля (ГЭП) на ядрах Fe оказывается не нулевым. ГЭП характеризуется двумя величинами: главной компо- нентой тензора ГЭП Vzz и фактором асимметрии ( )/ .xx yy zzV V Vη = − В табл. 4 значения этих величин приведены для всех исследуемых нанопроводов. Воз- можно, не так однозначно, но видна та же тенденция, что и для магнитных моментов. Модуль значений Vzz на внешних ядрах Fe больше, чем на внутренних, и при росте поперечных размеров нанопровода в целом пада- ет. Величины, пропорциональные ГЭП, могут быть из- мерены, например, в мессбауэровских экспериментах. Таблица 2. Оптимизированные структурные параметры и энергии связи нанопроводов Fe Струк- тура c L12 L23 L24 L35 L45 L22 L13 L34 L25 L55 R2 R3 R4 R5 Eb, эВ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Fe1 2,26 1,586 Fe5 2,64 2,34 2,73 1,93 3,348 Fe9 2,66 2,45 2,43 2,91 2,88 2,06 2,88 3,954 Fe13 2,74 2,39 2,47 2,31 2,77 2,90 2,71 1,96 2,90 3,82 4,010 Fe21 2,71 2,44 2,45 2,45 2,41 2,47 2,88 2,89 2,88 2,87 2,77 2,03 2,89 4,07 4,53 4,314 ОЦК 2,85 2,47 2,47 2,47 2,47 2,47 2,85 2,85 2,85 2,85 2,85 2,02 2,85 4,02 4,51 5,025 Примечание: c — постоянная решетки вдоль оси трансляции; Lmn — наименьшее расстояние между атомами, принадлежащи- ми оболочкам m и n, Å; Rn — расстояние от оси трансляции до атома оболочки n, Å; Eb — энергия связи, прихо- дящаяся на один атом металла, эВ. Рис. 2. Полная плотность электронных состояний (DOS) [со- стояний/(эВ⋅ячейку)] рассматриваемых нанопроводов и ОЦК Fe. Fe1 спин верх спин вниз Fe bcc спин верх спин вниз Fe21 спин верх спин вниз Fe13 спин верх спин вниз Fe9 спин верх спин вниз Fe5 спин верх спин вниз D O S D O S D O S 8 6 4 2 0 –2 –4 6 4 2 0 –2 –4 6 4 2 0 –2 –4 8 6 4 2 0 –2 –4 6 4 2 0 –2 –4 6 4 2 0 –2 –4 E, эВ –8 –6 0 2–2–4 –8 –6 0 2–2–4 E, эВ D O S D O S D O S В.Г. Бутько, А.А. Гусев, Т.Н. Шевцова, Ю.Г. Пашкевич 1436 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 12 Энергия магнитной анизотропии нанопровода со- стоит из электронного вклада и вклада, зависящего от энергии диполь-дипольного взаимодействия магнит- ных моментов атомов: EA = Eel + Ed. Электронная часть магнитной анизотропии Eel оп- ределяется как разница полных энергий нанопроводов с намагниченностью перпендикулярно оси нанопрово- да и вдоль оси в расчете на один атом Fe. Магнитный момент перпендикулярно оси нанопровода может быть Рис. 3. Распределение полной электронной плотности струк- туры Fe21 в слое 1. В единицах e/Å3. Рис. 4. Распределение полной электронной плотности струк- туры Fe21 в слое 2. В единицах e/Å3. Рис. 5. Распределение спиновой плотности структуры Fe21 в слое 1. В единицах e/Å3. Рис. 6. Распределение спиновой плотности структуры Fe21 в слое 2. В единицах e/Å3. Таблица 3. Магнитный момент µn на атомах Fe и спиновая поляризация электронов P Структура µ1 µ2 µ3 µ4 µ5 µtot P Fe1 3,052 3,052 0,96 Fe5 2,142 2,994 2,824 0,73 Fe9 2,619 2,684 2,860 2,775 0,58 Fe13 2,099 2,170 2,972 2,913 2,640 0,66 Fe21 2,294 2,473 2,333 2,716 2,893 2,644 0,30 ОЦК 2,203 2,203 2,203 2,203 2,203 2,203 0,59 Примечание: μn — магнитный момент на атоме Fe, принадлежащем оболочке n в единицах μB; μtot — средний по ячейке маг- нитный момент атома Fe. Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 12 1437 направлен или по одной из осей X(Y), или строго меж- ду ними. Наинизшие значения электронной части энергии анизотропии Exx – Ezz или Exy – Ezz приведены в табл. 5. Положительное значение EA показывает, что ось нанопровода является легкой осью намагниченно- сти. Соответственно, отрицательное значение EA озна- чает, что плоскость легкого намагничивания перпен- дикулярна оси нанопровода. Для линейной цепочки Fe1 получена гигантская энергия магнитной анизотропии, значительно бóльшая, чем в [14]. Аналогичный результат получен и для структуры Fe9. Выводы 1. Постоянная решетки с увеличивается с ростом поперечных размеров нанопровода, но еще далека от кристаллической. 2. Для Fe5 и Fe13 нанопровода в поперечном сече- нии как бы поджаты. Это связано с тем, что эти струк- туры можно представить как состоящие из одной и четырех ОЦК ячеек Fe. 3. Величина магнитных моментов на атомах Fe в среднем уменьшается с ростом поперечных размеров нанопровода. При этом магнитные моменты атомов Fe увеличиваются с удалением от оси нанопровода. 5. Для структур Fe1 и Fe9 получена гигантская энер- гия магнитной анизотропии типа легкой плоскости. 6. При малых n тип (знак) анизотропии существен- ным образом зависит от количества атомов в элемен- тарной ячейке нанопровода, при этом вклад диполь- дипольного взаимодействия уменьшается с ростом n. Работа выполнена при поддержке программы «Фун- даментальные проблемы наноструктурных систем, на- номатериалов, нанотехнологий» (грант № 91/12-Н), а также Государственной программы внедрения и ис- пользования грид-технологий (грант № 232). Расчеты проведены на грид-кластере ДонФТИ НАНУ. 1. K. Svensson, H. Olin, and E. Olsson, Phys. Rev. Lett. 93, 145901 (2004). 2. N.Y. Jin-Phillipp and M. Puhle, Phys. Rev. B 70, 245421 (2004). 3. J.H. Warner, M.H. Rümmeli, A. Bachmatiak, and B. Büchner, Phys. Rev. B 81, 155419 (2010). 4. C. Guerret-Piécourt, Y.Le Bouar, A. Loiseau, and H. Pascard, Nature 372, 761 (1994). 5. G.E. Grechnev, V.A. Desnenko, A.V. Fedorchenko, A.S. Panfilov, L.Yu. Matrui, Yu.I. Prylutskyy, M.I. Grybova, U. Ritter, P. Scharff, and Yu.A. Kolesnichenko, Fiz. Nizk. Temp. 36, 1347 (2010) [Low Temp. Phys. 36, 1086 (2010)]. 6. S. Karmakar, S.M. Sharma, P.V. Teredesai, and A.K. Sood, Phys. Rev. B 69, 165414 (2010). 7. M.N. Ou, T.J. Yang, and Y.Y. Chen, Chin. J. Phys. 47, 848 (2009). 8. M. Weissmann, G. Garsia, M. Kiwi, and R. Ramirez, Phys. Rev. B 70, 201401(R) (2004). 9. Y.J. Kang, J. Choi, C.Y. Moon, and K.J. Chang, Phys. Rev. B 71, 115441 (2005). 10. Y.-L. Mao, X.-H. Yan, and Y. Xiao, Nanotechnology 16, 3092 (2005) 11. M. Weissmann, G. Garsia, M. Kiwi, R. Ramirez, and C.C. Eu, Phys. Rev. B 73, 125435 (2006). 12. Y.-R. Jang and J.I. Lee, Phys. Status Solidi B 244, 4407 (2007). 13. Y.J. Kang and K.J. Chang, Physica B 376–377, 311 (2006). 14. J.C. Tung and G.Y. Guo, Phys. Rev. B 76, 094413 (2007). 15. S.F. Wang, Y. Zhang, L.Y. Chen, J.M. Zhang, and K.W. Xu, Phys. Status Solidi A 208, 97 (2011). 16. Y. Xie, J.M. Zhang, and Y.P. Huo, Eur. Phys. J. B 81, 459 (2011). 17. S.J. Luo, G.Y. Cuo, and J. Laref, Phys. Chem. 113, 14615 (2009). 18. J.C. Tung and G.Y. Guo, Comp. Phys. Commun. 182, 84 (2011). 19. B. Hope and A. Horsfield, Phys. Rev. B 77, 094442 (2008). 20. P. Blaha, K. Schwarz, P.I. Sorantin, and S.B. Trickey, Comp. Phys. Commun. 59, 399 (1990). 21. J.P. Perdew, S. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). Таблица 4. Главная компонента тензора ГЭП и фактор асимметрии на ядрах Fe Структура 1 ( )zzV η 2 ( )zzV η 3 ( )zzV η 4 ( )zzV η 5 ( )zzV η Fe1 –17,32 (0) Fe5 –3,18 (0) –7,07 (0,50) Fe9 –1,18 (0) 6,55 (0,36) 6,39 (0,29) Fe13 0,80 (0) 0,55 (0,06) 6,26 (0,01) –4,29 (0,16) Fe21 –1,27 (0) 0,61 (0,61) –1,19 (0,70) 5,20 (0,10) 5,94(0,15) Примечание: n zzV — главная компонента тензора ГЭП на ядре Fe, принадлежащего оболочке n. ГЭП в единицах 1021 В/м2. Таблица 5. Энергия магнитной анизотропии EA (в мэВ) на- нопроводов железа Струк- тура Eel Ed EA Exx – Ezz Exy – Ezz Fe1 –7,090 – 0,311 –6,779 Fe5 0,682 0,195 0,877 Fe9 –16,892 0,199 –16,693 Fe13 0,091 0,119 0,210 Fe21 0,286 0,067 0,353 В.Г. Бутько, А.А. Гусев, Т.Н. Шевцова, Ю.Г. Пашкевич 1438 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2012, т. 38, № 12 The structural, electronic and magnetic properties of iron nanowires with different diameters V.G. Boutko, A.A. Gusev, T.N. Shevtsova, and Yu.G. Pashkevich The electronic structure of iron nanowires of trans- verse dimensions up to 9 Å was calculated by the den- sity functional theory methods. The calculations were carried out by taking into account not only the trans- verse but the longitudinal optimization of structural parameters as well. It is shown, that the magnetic mo- ments of the Fe atoms decrease on average with in- creasing transverse dimensions of the nanowires and increase with increasing the distance from the nano- wire axis. A giant magnetic anisotropy energy was ob- tained for the Fe1 and Fe9 structures. PACS: 73.22.–f Electronic structure of nanoscale materials and related systems; 75.75.–c Magnetic properties of nanostruc- tures. Keywords: nanowire, magnetic anisotropy, magnetic moment, density of states, band structure.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117977
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0132-6414
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T17:59:52Z
publishDate	2012
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
record_format	dspace
spelling	Бутько, В.Г. Гусев, А.А. Шевцова, Т.Н. Пашкевич, Ю.Г. 2017-05-27T18:35:07Z 2017-05-27T18:35:07Z 2012 Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра / В.Г. Бутько, А.А. Гусев, Т.Н. Шевцова, Ю.Г. Пашкевич // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 12. — С. 1433–1438. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 73.22.–f, 75.75.–c https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117977 Методами теории функционала плотности выполнены расчеты электронной структуры нанопроводов железа с поперечными размерами до 9 Å. Расчеты проведены с учетом не только поперечной, но и продольной оптимизации структурных параметров нанопроводов. Показано, что магнитные моменты на атомах Fe в среднем уменьшаются с ростом поперечных размеров нанопровода, а с удалением от оси нанопровода они увеличиваются. Для структур Fe₁ и Fe₉ получена гигантская энергия магнитной анизотропии. Методами теорії функціонала щільності виконано розрахунки електронної структури нанодротів заліза з поперечними розмірами до 9 Å. Розрахунки проведено з урахуванням не лише поперечної, але і подовжньої оптимізації структурних параметрів нанодротів. Показано, що магнітні моменти на атомах Fe в середньому зменшуються із зростанням поперечних розмірів нанодроту, а з віддаленням від осі нанодроту вони збільшуються. Для структур Fe₁ и Fe₉ отримано велетенську енергію магнітної анізотропії. The electronic structure of iron nanowires of transverse dimensions up to 9 Å was calculated by the density functional theory methods. The calculations were carried out by taking into account not only the transverse but the longitudinal optimization of structural parameters as well. It is shown, that the magnetic moments of the Fe atoms decrease on average with increasing transverse dimensions of the nanowires and increase with increasing the distance from the nanowire axis. A giant magnetic anisotropy energy was obtained for the Fe₁ and Fe₉ structures. Работа выполнена при поддержке программы «Фундаментальные проблемы наноструктурных систем, наноматериалов, нанотехнологий» (грант № 91/12-Н), а также Государственной программы внедрения и использования грид-технологий (грант № 232). Расчеты проведены на грид-кластере ДонФТИ НАНУ. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Наноструктуры при низких температурах Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра Article published earlier
spellingShingle	Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра Бутько, В.Г. Гусев, А.А. Шевцова, Т.Н. Пашкевич, Ю.Г. Наноструктуры при низких температурах
title	Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра
title_full	Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра
title_fullStr	Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра
title_full_unstemmed	Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра
title_short	Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра
title_sort	структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра
topic	Наноструктуры при низких температурах
topic_facet	Наноструктуры при низких температурах
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117977
work_keys_str_mv	AT butʹkovg strukturnyeélektronnyeimagnitnyesvoistvananoprovodovželezarazličnogodiametra AT gusevaa strukturnyeélektronnyeimagnitnyesvoistvananoprovodovželezarazličnogodiametra AT ševcovatn strukturnyeélektronnyeimagnitnyesvoistvananoprovodovželezarazličnogodiametra AT paškevičûg strukturnyeélektronnyeimagnitnyesvoistvananoprovodovželezarazličnogodiametra

Структурные, электронные и магнитные свойства нанопроводов железа различного диаметра

Institution

Similar Items