Riassunto analitico
Si sono studiate le proprietà magnetiche di clusters di cobalto neutri CoN, con N compreso tra 9 e 40, in un fascio molecolare utilizzando un esperimento di deflessione del tipo Stern-Gerlach. Dalla misura della deflessione risultante dall'interazione con un campo magnetico non omogeneo e utilizzando la funzione di Langevin si riportano i valori dei momenti magnetici per atomo di ogni cluster. Ciò che si è trovato è un aumento del momento magnetico per atomo riducendo la dimensione del cluster, il quale risulta, nell'intero range sperimentale, più grande del momento magnetico per atomo nel materiale bulk (1.71 μB/atom). L’esperimento è stato svolto per diverse temperature della sorgente, da 35 a 110 K. Da precedenti lavori, due andamenti sono stati osservati, uno che mostra un momento magnetico per atomo più o meno costante e un altro, simile al nostro, nel quale clusters con meno atomi hanno un momento magnetico per atomo più grande. La discussione dei risultati è stata fatta alla luce di questi precedenti risultati sperimentali e facendo un confronto con previsioni teoriche. L’apparato sperimentale utilizzato viene descritto in dettaglio così come i due modelli teorici utilizzati oggigiorno per spiegare la magnetizzazione di tipo Langevin dei clusters e le osservazioni sperimentali.
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Abstract
We have studied the magnetic properties of small neutral cobalt clusters CoN, with N ranging from 9 to 40, seeded in a molecular beam using a Stern-Gerlach deflection technique. Measuring the deflection profile of each cluster size from an inhomogeneous magnetic field and fitting the data with the Langevin function we report the magnetic moment per atom for each cluster size in the experimental range. We found that the magnetic moment increases with decreasing the cluster size and it results, in all the experimental range, higher than the magnetic moment per atom in bulk cobalt (1.71 μB/atom). The experiment has been performed for several temperatures T of the source, from 35 to 110 K. From previous similar experiments two trends have been observed, one with more or less a constant magnetic moment per atom, and another, similar to our result, with an increased magnetic moment per atom for small clusters sizes. The discussion of the results has been done in light of those results from literature and making a comparison with theoretical predictions. The details of the experimental setup are discussed as well.
The interpretation of the deflection profiles is not straightforward and the two models used nowadays to describe the Langevin-like magnetization of free clusters and to explain the experimental observations, namely the spin-relaxation model and the avoided crossing model, are also discussed.
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