Unita IEN Galileo Ferraris MICROSISTEMI BASATI SU MATERIALI MAGNETICI INNOVATIVI STRUTTURATI SU SCALA NANOSCOPICA Paola Tiberto 1/2

Progetto FIRB Microsistemi basati su materiali magnetici innovativi strutturati su scala nanoscopica LUnità opera nei WP1 e WP3 nellambito della Tematica T1: Materiali Nanogranulari. Unità composta da: - Quattro ricercatori (Carlo Appino, GianFranco Durin, Paola Tiberto, Franco Vinai) - Un tecnico (Luca Martino) - Un giovane ricercatore acquisito sui fondi di progetto (Marco Coisson, da ottobre 2003)

Preparazione di materiali magnetici granulari di tipo "bulk mediante planar flow casting in vuoto o atmosfera controllata (raffreddamento ultra-rapido di un fuso su un tamburo rotante). Sistemi binari granulari contenenti un metallo di transizione (Fe, Co, Ni) disperso in una matrice metallica (Cu, Au): Cu 100-x Co x, Au 100-x Fe x, Cu 80-x Fe 20 Ni x Nastri soluzione solida metastabile dei due elementi e da una piccola frazione di grani di dimensioni nanometriche dell'elemento di transizione (nel caso di sistemi immiscibili come Cu-Co, una soluzione solida perfetta si ottiene nel caso dei sistemi Au-Fe). Interesse preparativo verso film delle stesse composizioni mediante sputtering presente a TO. Attività Primo Anno

Strumentazione emu Magnetometro a gradiente di campo ad elevata sensibilità (10 -8 emu) Gennaio Misure su una vasta gamma di materiali (bulk, film sottili, polveri e liquidi) dimensioni massime 5 x 5 x 2 mm e peso 200 mg).

Attività Sperimentale Resistività Elettrica: Resistività Elettrica: standard four contact bridge Misure Magnetiche: cicli di isteresi, dc susceptibility Misure Magnetiche: cicli di isteresi, dc susceptibility extraction magnetometer (temperature range: K; magnetic field range: 0 – 70 kOe) and Vibrating Sample Magnetometer (temperature range: 5 – 300 K; magnetic field range: 0 – 20 kOe). Misure di magnetoresistenza Misure di magnetoresistenza: Standard four-probe setup (H m = 70 kOe).

Cicli di Isteresi Cu 95 Co 05 As-quenched Cu 95 Co 5 only about 25% of Co atoms are included in segregated nanoparticles. M S [5 K / 70 kOe] 18 emu/cm 3

Curve ZFC/FC H m = 50 Oe magnetic signal arises from Co nanoparticles. ZFC/FC curves separate below 175 K onset of nanoparticle blocking Monotonically decreasing behavior from 5 to 300 K no evidence for effects usually associated with single-particle blocking. Cu 95 Co 05

Suscettività magnetica ad alti campi Nanoparticle moments are nearly aligned HF mainly arises from the ordering of single Co spins dissolved in the diamagnetic matrix. Maximum at T = 50 K onset of a blocked regime for dispersed Co spins. Blocking of single spins and nanoparticle moments (175 K) occurs at different temperatures and through quite different mechanisms. HF = 50 kOe obtained by interpolating M(H) curves and calculated as dM/dH at H = 50 kOe.

as quenched Cu 60 Fe 20 Ni 20

Magnetoresistenza Cu 95 Co 05 |GMR%|=|R 70kOe –R 0 |/R 0 x 100 |GMR%|=|R 70kOe –R 0 |/R 0 x 100 GMR GMR: information on the arrangement of magnetic moments on the length scale of

R vs M/M s R vs M/M S : flat-top parabola at all temperatures Flat shape more apparent with decreasing T. This result confirms the presence of non-negligible interactions among magnetic scatterers Cu 95 Co 05