Quando i materiali magnetici sono nanometrici almeno in una dimensione, l'effetto superficie spesso domina i comportamenti statici e di trasporto a causa dell'ordine limitato a lungo raggio e della simmetria di traslazione rotta. Le perturbazioni nella lunghezza di correlazione spin-spin e le strutture di coordinazione di spin imperfette rendono i materiali magnetici a bassa dimensione una piattaforma ideale per esplorare il magnetismo in dimensioni ridotte. Materiali di piccole dimensioni, specialmente quelli in due dimensioni (2-D) rappresentano una pianura concettuale per meccanicamente flessibile, dispositivi ingegnerizzabili e biocompatibili con funzionalità complesse tramite modelli o modalità di assemblaggio a oggetti integrati.

Come un tipico ordine antiferromagnetico a due subreticoli, fluoruri di tipo rutilico MF ₂ (M=Mn, Fe, e Co) si sono rivelati molto utili nel contesto della spintronica antiferromagnetica, soprattutto nella gamma THz con manipolazione ottica. Però, rimane una sfida avviare e sostenere la processabilità della soluzione dei fluoruri in modo prevedibile, modo controllato e deterministico, lasciando alcune informazioni istruttive non chiarite, come l'importanza dell'effetto dimensione, e come opera la sottile interazione tra la disposizione dello spin superficiale e le transizioni di fase.

In un nuovo documento di ricerca pubblicato nella sede di Pechino Rassegna scientifica nazionale , ricercatori dell'Università di Pechino, L'Università di Shenzhen e il National Institute for Materials Science (NIMS) riportano una proposta di passivazione asimmetrica per controllare la dimensione dei nanocristalli di fluoruri. Nei loro protocolli, quattro tipi di tensioattivi, cioè acido oleico (OAc), oleil ammina (OAm), la tetraetilenepentamina (TEPA) e l'alcool oleico (OAl) vengono valutati mediante metodi della teoria del funzionale della densità (DFT) per chiarire il loro ruolo nel controllo delle modalità di crescita.

"Secondo i risultati del calcolo, un capping preferenziale su (001) si trova in tutte le molecole valutate, rivelando che la direzione di crescita dell'asse c è ostacolata. Oltretutto, l'assorbimento asimmetrico di {110} sfaccettature con successivo blocco serve come origine della formazione dei bastoncelli in una direzione perpendicolare alla sfaccettatura (110) o (1-10) quando OAc, Vengono utilizzate molecole OAm e OAl, " dichiarano i ricercatori.

"I risultati sperimentali sono in buon accordo con le previsioni teoriche, dove FeF ₂ si ottengono nanocristalli con orientamenti cristallini ben definiti, "aggiungono.

Gli autori hanno inoltre introdotto lo spettro fotoelettronico a raggi X ad alta risoluzione, spettrometria Mössbauer 57Fe senza rinculo, microscopia elettronica a scansione di campo oscuro anulare ad alto angolo e le corrispondenti mappe elementari, e spettroscopia di perdita di energia degli elettroni per discriminare le informazioni di superficie e di fase. È stata verificata una possibile modalità di intrappolamento dell'ossigeno, che influenza notevolmente il comportamento magnetico del sistema.

"Uno strato superficiale simile a un vetro di spin a grappolo viene identificato dalla simmetria di traslazione interrotta in superficie, che esercita un momento FM bloccato sul nucleo AFM. Si osservano un'anomala polarizzazione dello scambio positivo HE e una temperatura di transizione di fase magnetica migliorata a causa delle interazioni tra i momenti FM appuntati e i parametri di ordine strutturale associati, che è qualificato nel quadro della teoria di Landau, " affermano i ricercatori.

"Questi nanocristalli di fluoruri di alta qualità sono forti candidati per dispositivi e sensori antiferromagnetici flessibili, "aggiungono.

"Inoltre, crediamo che questo approccio della direzione anisotropa del processo di crescita aprirà la strada alla sintesi in soluzione di altri nanocristalli di alogenuri a bassa dimensionalità per la spintronica emergente, come il 2-D FeCl ₂ e Cri ₃ ." prevedono i ricercatori.