Crossover from individual to collective magnetism in dense nanoparticle systems : local anisotropy versus dipolar interactions
Sánchez, Elena H. (Universidad de Castilla-La Mancha. Instituto Regional de Investigacion Cientifica Aplicada)
Vasilakaki, Marianna (Institute of Nanoscience and Nanotechnology (Atenes, Grècia))
Lee, Su Seong (Institute of Materials Research and Engineering. NanoBio Lab)
Normile, Peter S. (Universidad de Castilla-La Mancha. Departamento de Física Aplicada)
Andersson, Mikael S. (Uppsala University. Department of Chemistry)
Mathieu, Roland (Uppsala University. Department of Materials Science and Engineering)
López-Ortega, Alberto (Universidad de Castilla-La Mancha. Departamento de Física Aplicada)
Pichon, Benoit P. (Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg)
Peddis, Davide (Universita degli Studi di Genova. Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale)
Binns, Chris (Universidad de Castilla-La Mancha. Departamento de Física Aplicada)
Nordblad, Per (Uppsala University. Department of Materials Science and Engineering)
Trohidou, Kalliopi (Institute of Nanoscience and Nanotechnology (Atenes, Grècia))
Nogués, Josep (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
De Toro, José A. (Universidad de Castilla-La Mancha. Departamento de Física Aplicada)

Fecha:	2022
Resumen:	Dense systems of magnetic nanoparticles may exhibit dipolar collective behavior. However, two fundamental questions remain unsolved: i) whether the transition temperature may be affected by the particle anisotropy or it is essentially determined by the intensity of the interparticle dipolar interactions, and ii) what is the minimum ratio of dipole-dipole interaction (E) to nanoparticle anisotropy (KV, anisotropy⋅volume) energies necessary to crossover from individual to collective behavior. A series of particle assemblies with similarly intense dipolar interactions but widely varying anisotropy is studied. The K is tuned through different degrees of cobalt-doping in maghemite nanoparticles, resulting in a variation of nearly an order of magnitude. All the bare particle compacts display collective behavior, except the one made with the highest anisotropy particles, which presents "marginal" features. Thus, a threshold of KV/E ≈ 130 to suppress collective behavior is derived, in good agreement with Monte Carlo simulations. This translates into a crossover value of ≈1. 7 for the easily accessible parameter T(interacting)/T(non-interacting) (ratio of the peak temperatures of the zero-field-cooled magnetization curves of interacting and dilute particle systems), which is successfully tested against the literature to predict the individual-like/collective behavior of any given interacting particle assembly comprising relatively uniform particles.
Ayudas:	European Commission 731976 European Commission 101046909 Agencia Estatal de Investigación PID2019-106229RB-I00 Ministerio de Ciencia e Innovación SEV-2017-0706 Ministerio de Economía y Competitividad MAT2015-65295-R Ministerio de Educación, Cultura y Deporte BEAGAL18/00095 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-292
Nota:	Altres ajuts: ICN2 is funded by the CERCA program/Generalitat de Catalunya
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Materia:	Dipolar interactions ; Magnetic anisotropy ; Magnetic nanoparticles ; Superspin glass
Publicado en:	Small, Vol. 18, issue 28 (July 2022) , art. 2106762, ISSN 1613-6829

DOI: 10.1002/smll.202106762

11 p, 2.5 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Documentos de los grupos de investigación de la UAB > Centros y grupos de investigación (producción científica) > Ciencias > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados