Handbook of Advanced Magnetic Materials: Vol 1. Nanostructural Effects. Vol 2. Characterization and Simulation. Vol 3. Fabrication and Processing. Vol 4

1832 Pages·2005·129.96 MB·English

by  Yi Liu

HHaannddbbooookk ooff AAddvvaanncceedd
MMaaggnneettiicc MMaatteerriiaallss
VVoolluummee II:: AAddvvaanncceeddMMaaggnneettiicc MMaatteerriiaallss::
NNaannoossttrruuccttuurraall EEffffeeccttss
HHaannddbbooookk ooff AAddvvaanncceedd
MMaaggnneettiicc MMaatteerriiaallss
VVoolluummee II:: AAddvvaanncceedd MMaaggnneettiicc MMaatteerriiaallss::
NNaannoossttrruuccttuurraall EEffffeeccttss
EEddiitteedd bbyy::
YYii LLiiuu
CCeenntteerr ffoorr MMaatteerriiaallss RReesseeaarrcchh aanndd AAnnaallyyssiiss
UUnniivveerrssiittyy ooff NNeebbrraasskkaa
LLiinnccoollnn,, NNeebbrraasskkaa
DDaavviidd JJ.. SSeellllmmyyeerr
CCeenntteerr ffoorr MMaatteerriiaallss RReesseeaarrcchh aanndd AAnnaallyyssiiss
UUnniivveerrssiittyy ooff NNeebbrraasskkaa
LLiinnccoollnn,, NNeebbrraasskkaa
DDaaiissuukkee SShhiinnddoo
IInnssttiittuuttee ooff MMuullttiiddiisscciipplliinnaarryy RReesseeaarrcchh ffoorr AAddvvaanncceedd M~1aatteerriiaallss
TToohhookkuu UUnniivveerrssiittyy
SSeennddaaii,, JJaappaann
(A)
TTssiinngghhuuaa UUnniivveerrssiittyy PPrreessss ~€l SSpprriinnggeerr
LLiibbrraarryyooffCCoonnggrreessssCCaattaallooggiinngg--iinn--PPuubblliiccaattiioonnDDaattaa
IISSBBNN--IIOO:: 11--44002200--77998833--44 ee--IISSBBNN--IIOO:: 11--44002200--77998844--22
IISSBBNN--1133:: 997788--11440022--0077998833--22 ee--IISSBBNN--1133:: 997788--11440022--0077998844--99
©©22000066SSpprriinnggeerrSScciieennccee++BBuussiinneessssMMeeddiiaa,,IInncc..
AAllll rriigghhttss rreesseerrvveedd.. TThhiiss wwoorrkk mmaayy nnoott bbee ttrraannssllaatteedd oorr ccooppiieedd iinn wwhhoollee oorr iinn ppaarrtt wwiitthhoouutt tthhee
wwrriitttteennppeerrmmiissssiioonnoofftthheeppuubblliisshheerr((SSpprriinnggeerrSScciieennccee++BBuussiinneessssMMeeddiiaa,, IInncc..,,223333SSpprriinnggSSttrreeeett,,NNeeww
YYoorrkk,, NNYY 1100001133,, UUSSAA)),,eexxcceeppttffoorrbbrriieeffeexxcceerrppttssiinnccoonnnneeccttiioonnwwiitthh rreevviieewwssoorrsscchhoollaarrllyyaannaallyyssiiss..
UUssee iinn ccoonnnneeccttiioonn wwiitthh aannyy ffoorrmm ooff iinnffoorrmmaattiioonn ssttoorraaggee aanndd rreettrriieevvaall,, eelleeccttrroonniicc aaddaappttaattiioonn,,
ccoommppuutteerrssooffttwwaarree,,oorrbbyyssiimmiillaarroorrddiissssiimmiillaarrmmeetthhooddoollooggyy nnooww kknnoowwnn oorrhheerreeaafftteerrddeevveellooppeedd iiss
ffoorrbbiiddddeenn..
TThheeuusseeiinntthhiissppuubblliiccaattiioonnooffttrraaddeennaammeess,,ttrraaddeemmaarrkkss,,sseerrvviicceemmaarrkkssaannddssiimmiillaarrtteerrmmss,,eevveenniifftthheeyy
aarreennoottiiddeennttiiffiieeddaassssuucchh,,iissnnoottttoobbeettaakkeennaassaanneexxpprreessssiioonnooffooppiinniioonnaassttoowwhheetthheerroorrnnootttthheeyyaarree
ssuubbjjeeccttttoopprroopprriieettaarryyrriigghhttss..
PPrriinntteeddiinntthheeUUnniitteeddSSttaatteessooffAAmmeerriiccaa..
99 88 77 66 55 443322 II SSPPIINN 1111009977773300
sspprriinnggeerroonnlliinnee..ccoomm
HHaannddbbooookk ooff AAddvvaanncceedd MMaaggnneettiicc MMaatteerriiaallss
PPrreeffaaccee
IInn DDeecceemmbbeerr 22000022., tthhee wwoorrlldd''ss ffiirrsstt ccoommmmeerrcciiaall mmaaggnneettiicc lleevviittaattiioonn ssuuppeerrttrraaiinn
wweenntt iinnttoo ooppeerraattiioonn iinn SShhaanngghhaaii.. TThhee ttrraaiinn iiss hheelldd jjuusstt aabboovvee tthhee rraaiillss bbyy
mmaaggnneettiicc lleevviittaattiioonn ((mmaagglleevv)) aanndd ccaann ttrraavveell aatt aa ssppeeeedd ooff 440000 kkmm//hhrr
ccoommpplleettiinngg tthhee 3300kkmm jjoouurrnneeyy ffrroomm tthhee cciittyy ttoo tthhee aaiirrppoorrtt iinn mmiinnuutteess.. NNooww
ccoonnssuummeerrss aarree eennjjooyyiinngg 5500 GGBB hhaarrdd ddrriivveess ccoommppaarreedd ttoo 00..55 GGBB hhaarrdd ddrriivveess tteenn
yyeeaarrss aaggoo.. AAcchhiieevveemmeennttss iinnmmaaggnneettiiccmmaatteerriiaallss rreesseeaarrcchh hhaavveemmaaddee ddrreeaammss ooff
aa ffeeww ddeeccaaddeess aaggoo rreeaalliittyy.. TThhee oobbjjeeccttiivvee ooff tthhiiss bbooookk iiss ttoo pprroovviiddee aa
ccoommpprreehheennssiivvee rreevviieeww ooff rreecceenntt pprrooggrreessss iinn mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss rreesseeaarrcchh.. TThhee
wwhhoollee bbooookk ccoonnssiissttss ooffffoouurr vvoolluummeess., eeaacchh vvoolluummee ffooccuussiinngg oonn aa ssppeecciiffiiccffiieelldd..
GGrraadduuaattee ssttuuddeennttss aanndd pprrooffeessssiioonnaall rreesseeaarrcchheerrss aarree ttaarrggeetteedd aass tthhee rreeaaddeerrss..
EEaacchh cchhaapptteerr wwiillll hhaavvee aann iinnttrroodduuccttiioonn ttoo ggiivvee aa cclleeaarr ddeeffiinniittiioonn ooff bbaassiicc aanndd
iimmppoorrttaanntt ccoonncceeppttss ooff tthhee ttooppiicc.. TThhee ddeettaaiillss ooff tthhee ttooppiicc aarree tthheenn eelluucciiddaatteedd
tthheeoorreettiiccaallllyy aanndd eexxppeerriimmeennttaallllyy.. NNeeww iiddeeaass ffoorr ffuurrtthheerr aaddvvaanncceemmeenntt aarree tthheenn
ddiissccuusssseedd.. SSuuffffiicciieenntt rreeffeerreenncceess aarree aallssoo iinncclluuddeedd ffoorr tthhoossee wwhhoo wwiisshh ttoo rreeaadd
tthhee oorriiggiinnaall wwoorrkk.. MMaannyy ooff tthhee aauutthhoorrss aarree wweellll kknnoowwnn sseenniioorr sscciieennttiissttss.. WWee
hhaavvee aallssoo cchhoosseenn ssoommee aaccccoommpplliisshheedd yyoouunngg sscciieennttiissttss ttoo pprroovviiddee rreevviieewwss oonn
nneeww aanndd aaccttiivvee ttooppiiccss..
IInn tthhee llaasstt ddeeccaaddee., oonnee ooff tthhee mmoosstt ssiiggnniiffiiccaanntt tthhrruusstt aarreeaass ooff mmaatteerriiaallss
rreesseeaarrcchh hhaass bbeeeenn nnaannoossttrruuccttuurreedd mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss.. TThheerree aarree sseevveerraall
ccrriittiiccaall ssiizzeess tthhaatt ccoonnttrrooll tthhee bbeehhaavviioorr ooff aa mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaall.. FFoorr eexxaammppllee.,
tthhee ccooeerrcciivviittyy ooff aa mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaall mmaaddee ooff ppaarrttiicclleess iinnccrreeaasseess wwiitthh
ddeeccrreeaassiinngg ppaarrttiiccllee ssiizzee,. rreeaacchhiinngg aa mmaaxxiimmuumm wwhheerree ccoohheerreenntt rroottaattiioonn ooff aa
ssiinnggllee--ddoommaaiinn ppaarrttiiccllee iiss rreeaalliizzeedd., aanndd tthheenn ddeeccrreeaasseess wwiitthh ffuurrtthheerr ddeeccrreeaassee ooff
tthhee ppaarrttiiccllee ssiizzee.. FFoorr aa ccoommppoossiittee mmaaddee ooff aa mmaaggnneettiiccaallllyy hhaarrdd pphhaassee aanndd ssoofftt
pphhaassee,. wwhheenn tthhee ggrraaiinn ssiizzee ooff tthhee ssoofftt pphhaassee iiss ssuuffffiicciieennttllyy llaarrggee,. tthhee ssoofftt aanndd
hhaarrdd pphhaasseess rreevveerrssee iinnddeeppeennddeennttllyy.. HHoowweevveerr,. wwhheenn tthhee ggrraaiinn ssiizzee ooff tthhee ssoofftt
pphhaassee iiss rreedduucceedd ttoo aassiizzee ooff aabboouutt ttwwiiccee tthhee ddoommaaiinn wwaallll tthhiicckknneessss ooff tthhee hhaarrdd
VVII PPrreeffaaccee
pphhaassee,, tthhee ssoofftt aanndd hhaarrdd pphhaasseess wwiillll bbee eexxcchhaannggee--ccoouupplleedd aanndd bbeehhaavvee aass iiff aa
ssiinnggllee mmaaggnneettiicc pphhaassee iiss pprreesseenntt.. SSuucchh bbeehhaavviioorr ccaann bbee uusseedd ttoo iinnccrreeaassee tthhee
eenneerrggyy pprroodduucctt ooff hhiigghh--ppeerrffoorrmmaannccee ppeerrmmaanneenntt mmaaggnneettss.. SSiizzee eeffffeeccttss bbeeccoommee
ccrriittiiccaall wwhheenn ddiimmeennssiioonnss aapppprrooaacchh aa ffeeww nnaannoommeetteerrss,, wwhheerree qquuaannttuumm
pphheennoommeennaa aappppeeaarr.. TThhee ffiirrsstt vvoolluummee ooff tthhee bbooookk hhaass tthheerreeffoorree bbeeeenn ddeevvootteedd
ttoo tthhee rreecceenntt ddeevveellooppmmeenntt ooff nnaannoossttrruuccttuurreedd mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss,, eemmpphhaassiizziinngg
ssiizzee eeffffeeccttss..
OOuurr uunnddeerrssttaannddiinngg ooff mmaaggnneettiissmm hhaass aaddvvaanncceedd wwiitthh tthhee eessttaabblliisshhmmeenntt ooff
tthhee tthheeoorryy ooff aattoommiicc mmaaggnneettiicc mmoommeennttss aanndd iittiinneerraanntt mmaaggnneettiissmm.. IInn ggeenneerraall,,
tthhee mmaaggnneettiissmm ooff aa bbuullkk mmaatteerriiaall ccaann bbee ccoonnssiiddeerreedd aass tthhee ssuuppeerrppoossiittiioonn ooff
aattoommiicc mmaaggnneettiicc mmoommeennttss pplluuss iittiinneerraanntt mmaaggnneettiissmm dduuee ttoo ccoonndduuccttiioonn
eelleeccttrroonnss.. IInn pprraaccttiiccaall aapppplliiccaattiioonnss tthhee ssiittuuaattiioonn bbeeccoommeess mmuucchh mmoorree
ccoommpplliiccaatteedd.. TThhee bboouunnddaarryy ccoonnddiittiioonnss hhaavvee ttoo bbee ttaakkeenn iinnttoo aaccccoouunntt.. TThhiiss
iinncclluuddeess tthhee ssiizzee ooff tthhee ccrryyssttaallss,, sseeccoonndd--pphhaassee eeffffeeccttss aanndd iinnttrriinnssiicc pprrooppeerrttiieess
ooff eeaacchh pphhaassee.. TThhee eeffffeeccttss ooff mmaaggnneettiicc rreellaaxxaattiioonn oovveerr lloonngg ppeerriiooddss ooff ttiimmee
ccaann bbee ccrriittiiccaall ttoo uunnddeerrssttaannddiinngg.. SSiimmuullaattiioonn iiss aa ppoowweerrffuull ttooooll ffoorr eexxpplloorraattiioonn
aanndd eexxppllaannaattiioonn ooff pprrooppeerrttiieess ooff vvaarriioouuss mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss.. SSiimmuullaattiioonn aallssoo
pprroovviiddeess iinnssiigghhtt ffoorr ffuurrtthheerr ddeevveellooppmmeenntt ooff nneeww mmaatteerriiaallss.. NNaattuurraallllyy,, bbeeffoorree
aannyy ssiimmuullaattiioonn ccaann bbee ssttaarrtteedd,, aa mmooddeell mmuussttbbee ccoonnssttrruucctteedd.. TThhiiss rreeqquuiirreess tthhaatt
tthhee mmaatteerriiaall bbee wweellll cchhaarraacctteerriizzeedd.. TThheerreeffoorree tthhee sseeccoonndd vvoolluummee ooff tthhee bbooookk
pprroovviiddeess aa ccoommpprreehheennssiivvee rreevviieeww ooff bbootthh eexxppeerriimmeennttaall mmeetthhooddss aanndd ssiimmuullaattiioonn
tteecchhnniiqquueessffoorr tthheecchhaarraacctteerriizzaattiioonnooffmmaaggnneettiiccmmaatteerriiaallss.. AAfftteerr aann iinnttrroodduuccttiioonn,, eeaacchh
sseeccttiioonn ggiivveess aa ddeettaaiilleedd ddeessccrriippttiioonn ooff tthhee mmeetthhoodd aanndd tthhee ffoolllloowwiinngg sseeccttiioonnss
pprroovviiddee eexxaammpplleess aanndd rreessuullttss ooff tthhee mmeetthhoodd.. FFiinnaallllyyffuurrtthheerr ddeevveellooppmmeenntt ooff tthhee
mmeetthhoodd wwiillll bbee ddiissccuusssseedd..
TThhee ssuucccceessss ooff eeaacchh ttyyppee ooff mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaall ddeeppeennddss oonn iittss pprrooppeerrttiieess
aanndd ccoosstt wwhhiicchh aarree ddiirreeccttllyy rreellaatteedd ttoo iittss ffaabbrriiccaattiioonn pprroocceessss.. PPrroocceessssiinngg ooff aa
mmaatteerriiaall ccaann bbee ccrriittiiccaall ffoorr ddeevveellooppmmeenntt ooff aarrttiiffiicciiaall mmaatteerriiaallss ssuucchh aass
mmuullttiillaayyeerr ffiillmmss,, cclluusstteerrss,, eettcc.. MMoorreeoovveerr,, ccoosstt--eeffffeeccttiivvee pprroocceessssiinngg uussuuaallllyy
ddeetteerrmmiinneess wwhheetthheerr aa mmaatteerriiaall ccaann bbee ccoommmmeerrcciiaalliizzeedd.. IInn rreecceenntt yyeeaarrss
pprroocceessssiinngg ooff mmaatteerriiaallss hhaass ccoonnttiinnuuoouussllyy eevvoollvveedd ffrroomm iimmpprroovveemmeenntt ooff
ttrraaddiittiioonnaall mmeetthhooddss ttoo mmoorree ssoopphhiissttiiccaatteedd aanndd nnoovveell mmeetthhooddss.. TThhee oobbjjeeccttiivvee ooff
tthhee tthhiirrdd vvoolluummee ooff tthhee bbooookk iiss ttoo pprroovviiddee aa ccoommpprreehheennssiivvee rreevviieeww ooff rreecceenntt
ddeevveellooppmmeennttss iinn pprroocceessssiinngg ooffaaddvvaanncceedd mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss.. EEaacchh cchhaapptteerr wwiillll
hhaavvee aann iinnttrroodduuccttiioonn aanndd aa sseeccttiioonn ttoo pprroovviiddee aa ddeettaaiilleedd ddeessccrriippttiioonn ooff tthhee
pprroocceessssiinngg mmeetthhoodd.. TThhee ffoolllloowwiinngg sseeccttiioonnss ggiivvee ddeettaaiilleedd ddeessccrriippttiioonnss ooff tthhee
pprroocceessssiinngg,, pprrooppeerrttiieess aanndd aapppplliiccaattiioonnss ooff tthhee rreelleevvaanntt mmaatteerriiaallss.. FFiinnaallllyy tthhee
ppootteennttiiaall aanndd lliimmiittaattiioonn ooff tthhee pprroocceessssiinngg mmeetthhoodd wwiillll bbee ddiissccuusssseedd..
TThhee pprrooppeerrttiieess ooff aa mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaall ccaann bbee cchhaarraacctteerriizzeedd bbyy iinnttrriinnssiicc
PPrreeffaaccee VVBB
pprrooppeerrttiieess ssuucchh aass aanniissoottrrooppyy,, ssaattuurraattiioonn mmaaggnneettiizzaattiioonn aanndd eexxttrriinnssiicc
pprrooppeerrttiieess ssuucchh aass ccooeerrcciivviittyy.. TThhee pprrooppeerrttiieess ooff aa mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaall ccaann bbee
aaffffeecctteedd bbyy iittss cchheemmiiccaall ccoommppoossiittiioonn aanndd pprroocceessssiinngg rroouuttee.. WWiitthh tthhee ccoonnttiinnuuoouuss
sseeaarrcchh ffoorr nneeww mmaatteerriiaallss aanndd iinnvveennttiioonn ooff nneeww pprroocceessssiinngg rroouutteess,, mmaaggnneettiicc
pprrooppeerrttiieess ooff mmaatteerriiaallss ccoovveerr aa wwiiddee ssppeeccttrruumm ooffssoofftt mmaaggnneettiiccmmaatteerriiaallss,, hhaarrdd
mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss,, rreeccoorrddiinngg mmaatteerriiaallss,, sseennssoorr mmaatteerriiaallss aanndd ootthheerrss.. TThhee
oobbjjeeccttiivvee ooff tthhee ffoouurrtthh vvoolluummee ooff tthhiiss bbooookk iiss ttoo pprroovviiddee aa ccoommpprreehheennssiivvee
rreevviieeww ooff rreecceenntt ddeevveellooppmmeenntt ooff vvaarriioouuss mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss aanndd tthheeiirr
aapppplliiccaattiioonnss.. EEaacchh cchhaapptteerr wwiillll hhaavvee aann iinnttrroodduuccttiioonn ooff tthhee mmaatteerriiaallss aanndd tthhee
pprriinncciippaallss ooff tthheeiirr aapppplliiccaattiioonnss.. TThhee ffoolllloowwiinngg sseeccttiioonnss ggiivvee aa ddeettaaiilleedd
ddeessccrriippttiioonn ooff tthhee pprroocceessssiinngg,, pprrooppeerrttiieess aanndd aapppplliiccaattiioonnss.. FFiinnaallllyy tthhee
ppootteennttiiaall aanndd lliimmiittaattiioonn ooff tthhee mmaatteerriiaallss wwiillll bbee ddiissccuusssseedd..
NNAASSAA iiss ccoonnssiiddeerriinngg tthhee llaauunncchhiinngg ooff ssppaacceeccrraafftt bbyy mmaagglleevv.. TThhee ffiirrsstt
ssttaaggee rroocckkeett,, wwhhiicchh aaccccoouunnttss ffoorr ttwwoo--tthhiirrddss ooff tthhee ccoosstt aanndd iiss lloosstt eevveerryy
llaauunncchh,, wwoouulldd bbee rreeppllaacceedd bbyy aa mmaagglleevv ttrraacckk.. UUssiinngg aa 5500 fftt ttrraacckk NNAASSAA
sscciieennttiissttss hhaavvee aacccceelleerraatteedd aa mmooddeell ssppaacceeccrraafftt ttoo 9966kkpphh iinn lleessss tthhaann hhaallff aa
sseeccoonndd.. IInn tthhee llaassttffeeww ddeeccaaddeess tthhee kknnoowwlleeddggee ooff mmaannkkiinndd hhaass bbeeeenn eexxppaannddiinngg
rraappiiddllyy iinnttoo ddeeeepp ssppaaccee mmeeaassuurreedd bbyy lliigghhtt yyeeaarrss aanndd tthhee nnaannoo wwoorrlldd wwhheerree
bbuuiillddiinngg bblloocckkss ooff aattoommss aarree bbeeiinngg eennggiinneeeerreedd.. MMaaggnneettiissmm aanndd mmaaggnneettiicc
mmaatteerriiaallss aarree aammoonngg tthhee mmoosstt iinnttrriigguuiinngg aanndd ffaasscciinnaattiinngg sscciieennccee aanndd
eennggiinneeeerriinngg ffiieellddss.. UUnnddoouubbtteeddllyy aaddvvaanncceess iinn mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss rreesseeaarrcchh wwiillll
ccoonnttiinnuuee ttoo ffuueell oouurr uunnddeerrssttaannddiinngg ooff tthhee uunniivveerrssee iinn tthhee nneeww cceennttuurryy.. WWee hhooppee
tthhiiss bbooookk wwiillll pprroovviiddee aa uusseeffuull rreeffeerreenncceeffoorr rreesseeaarrcchheerrss wwoorrkkiinngg aatt tthhee ffrroonnttiieerr
ooff mmaaggnneettiicc mmaatteerriiaallss rreesseeaarrcchh..
WWee wwoouulldd lliikkee ttoo eexxpprreessss oouurr ssiinncceerree tthhaannkkss ttoo aallll oouurr ddeevvootteedd aauutthhoorrss,,
tteecchhnniiccaall eeddiittoorrss,, aanndd ppuubblliisshheerrss ffoorr mmaakkiinngg tthhiiss bbooookk ppoossssiibbllee..
TThhee eeddiittoorrss
CCoonntteennttss
PPrreeffaaccee VV
LLiisstt ooff CCoonnttrriibbuuttoorrss XXVVII
11 IInnttrriinnssiicc aanndd EExxttrriinnssiicc PPrrooppeerrttiieess ooffAAddvvaanncceedd MMaaggnneettiicc MMaatteerriiaallss ... ............. 11
11..11 IInnttrroodduuccttiioonn ......... " '" 11
11..22 IInnttrriinnssiicc PPrrooppeerrttiieess , 33
11..22.. 11 MMaaggnneettiicc MMoommeenntt 33
11..22..22 EExxcchhaannggee''"" .................. 44
11..22..33 MMaaggnneettiizzaattiioonn aanndd MMaaggnneettiicc OOrrddeerr 66
11..22..44 IIttiinneerraanntt MMaaggnneettiissmm·..····..··..···..·..· ···..··..·..·· 88
11..22..55 MMaaggnneettiicc AAnniissoottrrooppyy 1100
11..33 EExxttrriinnssiicc PPrrooppeerrttiieess ............ 1144
11..33.. 11 CCoohheerreenntt RRoottaattiioonn 1166
11..33..22 DDoommaaiinnss aanndd DDoommaaiinn WWaallllss 1188
11..33..33 CCooeerrcciivviittyy 2211
11..44 MMaaggnneettiicc MMaatteerriiaallss 2255
11..44.. 11 PPeerrmmaanneenntt MMaaggnneettss 2255
11..44..22 SSoofftt MMaaggnneettss 2277
11..44..33 RReeccoorrddiinngg MMeeddiiaa 2288
11..44..44 OOtthheerr MMaaggnneettiicc MMaatteerriiaallss 2299
11..44..55 TTaabblleess 2299
11..55 MMaaggnneettiicc NNaannoossttrruuccttuurreess 3311
11..55.. 11 PPhhyyssiiccaall CCllaassssiiffiiccaattiioonn ooff MMaaggnneettiicc NNaannoossttrruuccttuurreess 3322
11..55..22 IInnttrriinnssiicc PPrrooppeerrttiieess aanndd FFiinniittee--SSiizzee EEffffeeccttss 3344
11..55..33 NNaarrrrooww--WWaallll aanndd CCoonnssttrriicctteedd--WWaallll PPhheennoommeennaa 3366
11..55..44 NNaannoommaaggnneettiicc LLooccaalliizzaattiioonn 3377
11..55..55 CCooooppeerraattiivvee EEffffeeccttss ......... 4400
11..55..66 RRaannddoomm AAnniissoottrrooppyy aanndd RReemmaanneennccee EEnnhhaanncceemmeenntt 4422
11..55..77 MMaaggnneettiizzaattiioonn DDyynnaammiiccss iinn NNaannoossttrruuccttuurreess 4433
11..55..88 EEnneerrggyy--BBaarrrriieerr LLaawwss 4477
11..66 CCoonncclluussiioonnss ....··.....·.....·.....·.....·.....·..·..·..·..·..·..·· ·· ·..·..·· ·..·..· 4499
AAppppeennddiixx 11..11 MMaaggnneettiicc UUnniittss 5500
RReeffeerreenncceess 5500
22 MMaaggnneettiissmm iinn UUllttrraatthhiinn FFiillmmss aanndd BBeeyyoonndd · · 5588
22.. 11 IInnttrroodduuccttiioonn ....·· 5588
22..22 FFaabbrriiccaattiioonn ... 5599
XX CCoonntteennttss
22..22.. 11 UUllttrraatthhiinn FFiilImmss 5599
22..22..22 WWiirreess 6611
22..22..33 DDoottss 6622
22..33 MMaaggnneettiicc PPrrooppeerrttiieess iinn LLooww DDiimmeennssiioonnaall SSyysstteemmss 6644
22..33.. 11 MMeettaassttaabbllee SSttrruuccttuurreess .................. 6644
22..33..22 DDiimmeennssiioonnaalliittyy aanndd PPhhaassee TTrraannssiittiioonn 6666
22..33..33 SSuurrffaaccee//IInntteerrffaaccee EElleeccttrroonniicc SSttrruuccttuurree 6677
22..33..44 QQuuaannttuumm SSiizzee EEffffeeccttss 6699
22..33..55 DDoommaaiinnss aanndd DDoommaaiinn WWaallllss 7711
22..44 CCoonncclluussiioonnss''"" 7744
RReeffeerreenncceess 7744
33 CCllaassssiiccaall aanndd QQuuaannttuumm MMaaggnneettiizzaattiioonn RReevveerrssaall SSttuuddiieedd iinn
NNaannoommeetteerr--SSiizzeedd PPaarrttiicclleess aanndd CClluusstteerrss 7777
33.. 11 IInnttrroodduucctitoinon'.".·.....··..........··..........··.....·......·.. ·..·· ·..·..·..·..·· ·· ·..· 7777
33..22 SSiinnggllee--PPaarrttiiccllee MMeeaassuurreemmeenntt TTeecchhnniiqquueess 7799
33..22.. 11 OOvveerrvviieeww ooff SSiinnggllee--PPaarrttiiccllee MMeeaassuurreemmeenntt
TTeecchhnniiqquueess 7799
33..22..22 MMiiccrroo--SSQQUUIIDD MMaaggnneettoommeettrryy 8811
33..33 MMeecchhaanniissmmss ooff MMaaggnneettiizzaattiioonn RReevveerrssaall aatt ZZeerroo KKeellvviinn 8822
33..33.. 11 MMaaggnneettiizzaattiioonn RReevveerrssaall bbyy UUnniiffoorrmm RRoottaattiioonn
((SSttoonneerr--WWoohhllffaarrtthh MMooddeell)) 8822
33..33..22 NNoonnuunniiffoorrmm MMaaggnneettiizzaattiioonn RReevveerrssaall...... 9977
33..44 IInnfflluueennccee ooff TTeemmppeerraattuurree oonn tthhee MMaaggnneettiizzaattiioonn RReevveerrssaall 110022
33..44.. 11 NNeeeell--BBrroowwnn MMooddeell ooff TThheerrmmaallllyy AAccttiivvaatteedd MMaaggnneettiizzaattiioonn
RReevveerrssaall .................................................................................................................. 110022
33..44..22 EExxppeerriimmeennttaall MMeetthhooddss ffoorr tthhee SSttuuddyy ooff tthhee NNeeeell--BBrroowwnn
MMooddeell 110033
33..44..33 EExxppeerriimmeennttaall EEvviiddeennccee ffoorr tthhee NNeeeell--BBrroowwnn MMooddeell 110066
33..55 MMaaggnneettiizzaattiioonn RReevveerrssaall bbyy QQuuaannttuumm TTuunnnneelliinngg 111122
33..55..11 QQuuaannttuumm TTuunnnneelliinngg ooff MMaaggnneettiizzaattiioonn iinn MMoolleeccuullaarr
CClluusstteerrss .........'."............................................... 111133
33..55..22 QQuuaannttuumm TTuunnnneelliinngg ooff MMaaggnneettiizzaattiioonn iinn IInnddiivviidduuaall SSiinnggllee--
DDoommaaiinn NNaannooppaarrttiicclleess 111166
33..55..33 MMaaggnneettiizzaattiioonn MMeeaassuurreemmeennttss ooff IInnddiivviidduuaall SSiinnggllee--DDoommaaiinn
NNaannooppaarrttiicclleess aanndd WWiirreess aatt VVeerryy LLooww
TTeemmppeerraattuurreess 111188
33..55..44 QQuuaannttiizzaattiioonn ooff tthhee MMaaggnneettiizzaattiioonn 112200
33..66 SSuummmmaarriieess aanndd CCoonncclluussiioonnss 112222
RReeffeerreenncceess ........................... 112233
44 MMiiccrroommaaggnneettiicc SSiimmuullaattiioonn ooff DDyynnaammiicc aanndd TThheerrmmaall EEffffeeccttss 112288
44.. 11 IInnttrroodduuccttiioonn .................................... 112288
44..22 MMiiccrroommaaggnneettiicc BBaacckkggrroouunndd 112299
CCoonntteennttss XXIl
44..22.. 11 EEqquuaattiioonn ooff MMoottiioonn '" 112299
44..22..22 GGiibbbbss FFrreeee EEnneerrggyy 113300
44..22..33 LLaannggeevviinn EEqquuaattiioonn 113311
44..22..44 CChhaarraacctteerriissttiicc LLeennggtthh SSccaalleess 113322
44..33 NNuummeerriiccaallTTeecchhnniiqquueess .................. 113333
44..33.. 11 FFiinniittee EElleemmeenntt DDiissccrreettiizzaattiioonn 113333
44..33..22 MMaaggnneettoossttaattiicc FFiieelldd CCaallccuullaattiioonn 113344
44..33..33 TTiimmee IInntteeggrraattiioonn 113355
44..44 NNuummeerriiccaall EExxaammpplleess 113377
44..44.. 11 SSmmaallll PPaarrttiicclleess 113377
44..44..22 TThhiinn FFiillmm EElleemmeennttss 114400
44..44..33 CCiirrccuullaarr NNaannooddoottss 114400
44..44..44 MMaaggnneettiicc NNaannoowwiirreess 114422
RReeffeerreenncceess 114455
55 MMaaggnneettiicc RReellaaxxaattiioonn aanndd QQuuaannttuumm TTuunnnneelliinngg ooff MMaaggnneettiizzaattiioonn 114477
55..11 IInnttrroodduuccttiioonn 114477
55..22 MMaaggnneettiicc RReellaaxxaattiioonn aanndd RReellaatteedd PPhheennoommeennaa iinn MMoonnoossiizzeedd,,
NNoonn--IInntteerraaccttiinngg PPaarrttiiccllee SSyysstteemmss····..··....····..· · ·..··· ·····..··· 114488
55..22..11 IInnttrroodduucctiotinon···............ 114488
55..22..22 BBlloocckkiinngg TTeemmppeerraattuurree'" 114499
55..22..33 aa..cc.. MMaaggnneettiicc SSuusscceeppttiibbiilliittyy MMeeaassuurreemmeenntt 115500
55..22..44 ZZeerroo--FFiieelldd--CCoooolleedd aanndd FFiieelldd CCoooolleedd MMaaggnneettiizzaattiioonn
CCuurrvveess 115555
55..22..55 MMaaggnneettiicc HHyysstteerreessiiss LLooooppss 115588
55..22..66 NNuummeerriiccaall SSiimmuullaattiioonn RReessuullttss 115599
55..33 MMaaggnneettiicc RReellaaxxaattiioonn iinn PPaarrttiiccllee SSyysstteemmss wwiitthh SSiizzee DDiissttrriibbuuttiioonn 116666
55..33.. 11 IInnttrroodduuccttiioonn·'"··................................................ 116666
55..33..22 LLooggaarriitthhmmiicc MMaaggnneettiicc RReellaaxxaattiioonn 116677
55..44 OQuuaannttuumm TTuunnnneelliinngg ooff MMaaggnneettiizzaattiioonn 117711
55..44.. 11 IInnttrroodduuccttiioonn·'"··........................ 117711
55..44..22 PPhhyyssiiccss RReellaatteedd ttoo OQTTMM 117722
55..44..33 OObbsseerrvvaattiioonn ooff OQTTMM iinn SSyysstteemmss ooff NNaannoossttrruuccttuurreedd
MMaatteerriiaallss 117755
55..55 CCoonncclluussiioonnss aanndd FFuuttuurree PPeerrssppeeccttiivveess 117777
RReeffeerreenncceess .............................................................................. 117777
66 NNaannoossttrruuccttuurreedd EExxcchhaannggee--CCoouupplleedd MMaaggnneettss 118822
66.. 11 IInnttrroodduuccttiioonn ............................................................ 118822
66..22 TThheeoorryy ooff EExxcchhaannggee--CCoouupplleedd MMaaggnneettss 118844
66..22.. 11 EEnneerrggyy PPrroodduucctt .................. 118844
66..22..22 FFuunnddaammeennttaall EEqquuaattiioonnss 118866
66..22..33 NNuucclleeaattiioonn FFiieelldd 118888
66..22..44 EEnneerrggyy PPrroodduucctt 118899