Nem konvencionális mágnesek elektronspin-rezonanciája
Title in English
Electron spin resonance in non-conventional magnets
Keywords in Hungarian
elektronspin, rezonancia, ESR, mágnes, alacsony dimenziós, frusztrált
Keywords in English
electron spin, resonance, ESR, magnetic, low dimensional, frustrated
Discipline
Solid-state Physics (Council of Physical Sciences)
100 %
Panel
Physics 1
Department or equivalent
Department of Physics (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Antal, Ágnes Csányi, Gábor Fülöp, Ferenc Jánossy, András Karaszi, Mihály Nagy, Kálmán Penc, Karlo Tátrainé dr. Szekeres, Erzsébet
Starting date
2007-07-01
Closing date
2011-01-31
Funding (in million HUF)
9.331
FTE (full time equivalent)
5.99
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás célja egyes nem konvencionális mágneses rendszerek fizikai tulajdonságainak vizsgálata. A kutatás legfontosabb kísérleti eszköze a multifrekvenciás elektronspin-rezonancia (ESR) spektroszkópia, de szükség esetén NMR-t, ENDOR-t és SQUID magnetometriát is alkalmazunk. A vizsgált rendszereket modellezük is: szimmetriáikat elemezve meghatározzuk az őket leíró mikroszkopikus vagy effektív Hamilton-operátorokat, amelyeket a kísérletekkel összevetve meghatározhatjuk azok paramétereit; egyes esetekben pedig DFT molekuladinamikai szimulációt is fogunk használni.
A vizsgálni szándékozott rendszerek az alábbi három fő típusba sorolhatók: (i) mágneses nanorészecskék, illetve ezek határesete a molekuláris mágnesek, (ii) alacsony dimenziós és frusztrált mágnesek, és (iii) olyan rendszerek, amelyekben a spinekkel más szabadsági fokok is kölcsönhatnak.
Egyes mintákat a saját laboratóriumunkban fogunk szintetizálni, ugyanakkor több mintát várhatóan a nemzetközi együttműködéseinkből fogunk megkapni. A kísérletek egy részét együttműködő laboratóriumokban fogjuk végezni.
A téma egyértelműen alapkutatás jellegű, még ha részben hasonló rendszerek potenciális alkalmazása (nagy sűrűségű információtárolás, mikroszkopikus szenzor stb.) is motiválja, illetve teszi időszerűvé.
Summary
The aim of the proposal is to study the physical properties of non-conventional magnetic systems. We employ multi-frequency electron spin resonance (ESR) spectroscopy as the principal experimental technique, and NMR, ENDOR and SQUID magnetometry as complementary techniques. We also model the systems: we analyze their symmetries in order define microscopic and/or effective Hamiltonians that can be tested against experiments in order to determine their parameters; and we also use DFT molecular dynamics simulations in some cases.
The systems that we plan to investigate can be classified into the following three types: (i) magnetic nanoparticles and their limiting case, the molecular magnets, (ii) low dimensional and frustrated magnets, and (iii) systems in which the spins also interact with other degrees of freedom.
Some of the samples will be synthesized in our laboratory, while we also anticipate to receive several ones from our international collaborating partners. A part of the experiments will be carried out in collaborating laboratories.
The proposed research is fundamental even if it is also motivated by the potential applications (high density information storage, microscopic sensors etc.) of similar systems, and this is what makes it timely.
Final report
Results in Hungarian
A kutatás célja egyes nem konvencionális mágneses rendszerek fizikai tulajdonságainak vizsgálata volt. A kutatás legfontosabb kísérleti eszköze a multifrekvenciás elektronspin-rezonancia (ESR) spektroszkópia volt. A vizsgált rendszereket modelleztük is: meghatározzuk az őket leíró mikroszkopikus vagy effektív Hamilton-operátorokat, amelyeket a kísérletekkel összevetve meghatároztuk azok paramétereit.
A vizsgált rendszerek az alábbi három fő típusba sorolhatók: (i) mágneses nanorészecskék, illetve ezek határesete a molekuláris mágnesek, (ii) alacsony dimenziós és frusztrált mágnesek, és (iii) olyan rendszerek, amelyekben a spinekkel más szabadsági fokok is kölcsönhatnak.
A legnagyobb hangsúlyt az alacsony dimenziós szerves töltésátviteli sók mágneses tulajdonságainak vizsgálata (ezekhez egyes mintákat a saját laboratóriumunkban szintetizáltunk), és a ferromágnes/szupravezető hibrid vékonyréteg-nanostrukturák vizsgálata kapta.
A téma egyértelműen alapkutatás jellegű, még ha részben hasonló rendszerek potenciális alkalmazása (nagy sűrűségű információtárolás, mikroszkopikus szenzor stb.) is motiválta, illetve tette és teszi időszerűvé.
Results in English
The aim of the proposal was to study the physical properties of non-conventional magnetic systems. We employed multi-frequency electron spin resonance (ESR) spectroscopy as the principal experimental technique. We also modeled the systems: we set up their microscopic and/or effective Hamiltonians in order to be tested against experiments and to determine their parameters.
The systems that we investigated can be classified into the following three types: (i) magnetic nanoparticles and their limiting case, the molecular magnets, (ii) low dimensional and frustrated magnets, and (iii) systems in which the spins also interact with other degrees of freedom.
The focus was on the investigation of the magnetic properties of low-dimensional organic charge transfer salts (some of these samples were synthesized in our own laboratory), and of the ferromagnet/superconductor hybrid thin layer nanostractures.
The proposed research was fundamental even if it was also motivated by the potential applications (high density information storage, microscopic sensors etc.) of similar systems, and this is what made and makes it timely.
Karaszi M: A polioxomolibdát {Mo57Cu6} molekuláris mágnesek ESR spektroszkópiai vizsgálata és a kapott eredmények modellezése, diplomamunka, BME TTK, 2007
Bonda M; Holzapfel M; de Brion S; Darie C; Feher T; Baker PJ; Lancaster T; Blundell SJ; Pratt FL: Effect of magnesium doping on the orbital and magnetic order in LiNiO2, Physical Review B 78: 109903, 2008
Nafradi B; Gaal R; Feher T; Forro L: Microwave frequency modulation in continuous-wave far-infrared ESR utilizing a quasi-optical reflection bridge, Journal of Magnetic Resonance 192: 265-268, 2008
Nafradi B; Gaal R; Sienkiewicz A; Feher T; Forro L: Continuous-wave far-infrared ESR spectrometer for high-pressure measurements, Journal of Magnetic Resonance 195: 206-210, 2008
Szatmári Zsolt: Mágneses vékonyrétegek elektronspin-rezonanciás vizsgálata, diplomamunka, BME TTK, 2008
Nemes NM; Garcia-Hernandez M; Szatmari Z; Feher T; Simon F; Visani C; Pena V; Miller C; Garcia-Barriocanal J; Bruno F; Sefrioui Z; Leon C; Santamaria J: Thickness dependent magnetic anisotropy of ultrathin LCMO epitaxial thin films, IEEE Transactions on Magnetics, 2008
Fleurier R; Bhattacharyya S; Saboungi ML; Raimboux N; Simon P; Kliava J; Magrez A; Feher T; Forro L; Salvetat JP: Increase in the Curie temperature and magnetic anisotropy in FePd/Pt-iron oxide core-shell nanoparticles, Journal of Applied Physics 106: 073903, 2009
Nagy KL; Nafradi B; Kushch ND; Yagubskii EB; Herdtweck E; Feher T; Kiss LF; Forro L; Janossy A: Multifrequency ESR in ET2 MnCu[N(CN)2]4: A radical cation salt with quasi-two-dimensional magnetic layers in a three-dimensional polymeric structure, Physical Review B 80: 104407, 2009
Visani C; Nemes NM; Rocci M; Sefrioui Z; Leon C; te Velthuis SGE; Hoffmann A; Fitzsimmons MR; Simon F; Feher T; Garcia-Hernandez M; Santamaria J: Directionally controlled superconductivity in ferromagnet/superconductor/ferromagnet trilayers with biaxial easy axes, Physical Review B 81: 094512, 2010
Antal A; Janossy A; Forro L; Vertelman EJM; van Koningsbruggen PJ; van Loosdrecht PHM: Origin of the ESR spectrum in the Prussian blue analog RbMn[Fe(CN)6].H2O, Physical Review B 82: 014422, 2010
Antal A, Feher T, Nafradi B, Gaal R, Forro L, Janossy A: Measurement of interlayer spin diffusion in the organic conductor κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]X, X=Cl, Br, Physica B: Condensed Matter 405: S168-S171 (Proceeding of the 8th ISCOM; Yamada Conference LXIV, Kyoto, Japan, 2009), 2010
Nemes NM; Visani C; Leon C; Garcia-Hernandez M; Simon F; Feher T; te Velthuis SGE; Hoffmann A; Santamaria J: Magnetic memory based on La0.7Ca0.3MnO3/YBa2Cu3O7/La0.7Ca0.3MnO3 ferromagnet/superconductor hybrid structures, Applied Physics Letters 97: 032501, 2010
Nafradi B; Olariu A; Forro L; Meziere C; Batail P; Janossy A: Spin dynamics in the S=1/2 antiferromagnetic chain compounds delta-(EDT-TTF-CONMe2)2X (X=AsF6, Br): A multifrequency electron spin resonance study, Physical Review B 81: 224438, 2010
Nagy KL; Quintavalle D; Fehér T; Jánossy A: A Multipurpose High-Frequency ESR Spectrometer for Condensed Matter Research, Applied Magnetic Resonance 40: 47, 2011
Events of the project
2010-04-12 13:20:47
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Kísérleti Fizika Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem), Új kutatóhely: Fizika Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem).
