Advanced Magnetic Nanostructures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Sellmyer, David J. (EDT)/ Skomski, Ralph (EDT)

出品人:

页数:524

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 258.77

装帧:HRD

isbn号码:9780387233093

丛书系列:

图书标签:

磁性纳米结构
纳米材料
磁性材料
纳米技术
材料科学
物理学
化学
自组装
磁记录
生物医学应用

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具体描述

Advanced magnetic nanostructures is an emerging field in magnetism and nanotechnology, but the literature consists of a rich variety of original papers and parts of reviews and books whose scope is comparatively broad. This calls for a book with specific emphasis on state-of-the-art synthetic methods for fabricating, characterizing and theoretically modeling new magnetic nanostructures. This book is intended to provide a comprehensive overview of the present state of the field. Leading researchers world-wide have contributed a survey of their special ties to guide the reader through the exploding literature in nanomagnetic structures. The focus is on deliberately structured nanomagnets. It includes cluster assembled, self-organized and patterned thin films but excludes, for example, multilayered thin films. We target both industrial and academic researchers in magnetism and related areas, such as nanotechnology, materials science, and theoretical solid-state physics.

《磁性纳米材料的合成、表征与应用：新一代功能器件的基石》图书简介本书系统性地探讨了磁性纳米材料（Magnetic Nanomaterials）从基础物理原理到前沿工程应用的广阔领域。其核心目标是为研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且具有实践指导意义的知识框架，用以理解和驾驭这些尺寸效应显著的材料体系。本书的叙事结构遵循“基础理论奠基—合成方法论—结构-性能关联—关键应用拓展”的逻辑主线。第一部分：磁性纳米系统的基础理论与量子效应本部分深入剖析了将宏观磁性概念（如铁磁性、反铁磁性、超顺磁性）延伸至纳米尺度的必要性和挑战。我们首先回顾经典麦克斯韦方程组在包含表面效应和量子限制时的修正，重点阐述了尺寸依赖性对居里温度（$T_c$）和矫顽力（$H_c$）的影响。超顺磁性转变与朗之万弛豫：详细分析了颗粒尺寸如何跨越单畴/多畴转变点，并引入布洛赫-诺尔（Bloch-Neél）模型来描述随机磁矩翻转的动力学，这是理解热稳定性（即存储密度极限）的关键。表面与界面效应的支配地位：强调了在纳米尺度，表面原子占据比率急剧增加所带来的独特物理现象。这包括磁各向异性能的增强、磁耦合的改变（如钉扎效应和交换耦合），以及由晶格失配引起的表面应力对磁结构的影响。量子限制效应（Quantum Confinement）：探讨了电子能带结构在极小尺寸下的重构，以及这种重构如何影响轨道磁矩和自旋磁矩的相对贡献，特别是在半导体量子点和分子磁体中。第二部分：先进合成与可控构筑的工艺蓝图本部分聚焦于如何精确控制纳米磁性实体的化学计量比、形貌、尺寸分散性和晶体结构。高质量的结构是实现特定功能的前提。自下而上的湿化学法深度解析：详细介绍了热分解法（Thermal Decomposition）和共沉淀法（Co-precipitation）在制备高结晶度氧化铁（如磁铁矿 $ ext{Fe}_3 ext{O}_4$ 和磁赤铁矿 $gamma$-$ ext{Fe}_2 ext{O}_3$）纳米颗粒中的精确控温与表面钝化策略。此外，还涵盖了微乳液法（Microemulsion）在实现极窄尺寸分布的单分散性颗粒合成中的应用。自上而下的光刻与刻蚀技术：针对薄膜和图案化阵列的制备，本书详细描述了电子束光刻（E-beam Lithography）和聚焦离子束（FIB）技术在制造亚10纳米级磁性结构（如纳米圆盘、纳米线阵列）中的工艺参数优化，特别是对侧壁粗糙度和损伤层的控制。新型异质结构构筑：重点阐述了原子层沉积（ALD）和分子束外延（MBE）技术在构建清晰界面（如磁性层/非磁性层）的超薄多层膜，以及实现垂直磁各向异性（p-MA）结构的方法。第三部分：表征技术与结构-性能的精准关联理解纳米磁性结构需要结合多种先进的表征手段。本部分将材料科学与实验物理紧密结合。结构确认与形貌分析：侧重于透射电子显微镜（TEM/STEM），特别是高角度环形暗场（HAADF）模式在解析晶格畸变和界面化学梯度上的应用。同时，X射线衍射（XRD）用于确定晶相纯度和晶粒尺寸的Debye-Scherrer分析。磁学性能的定量测量：详述振动样品磁力计（VSM）和超导量子干涉器件磁力计（SQUID）的操作原理，重点是如何从磁滞回线上提取关键参数，如剩磁、矫顽力和饱和磁化强度。对时间分辨克尔旋转测量（TR-MOKE）在研究超快自旋动力学中的作用进行了深入讨论。表面与局域磁性探测：介绍了扫描隧道显微镜（STM）的自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）和近场扫描振动磁力显微镜（s-SNOM），这些技术能够揭示纳米尺度上由表面氧化或弛豫导致的局域磁性差异。第四部分：前沿与新兴功能应用本书最后一部分展示了如何利用前述材料的独特磁性能来驱动下一代技术的发展。信息存储与记录技术：深入探讨了热辅助磁记录（HAMR）所需的超高磁各向异性材料设计，以及自旋转移矩（STT）和斯格明子（Skyrmion）动力学在超高密度MRAM（磁随机存取存储器）中的潜力。分析了斯格明子拓扑保护带来的非挥发性存储优势。生物医学应用：聚焦于铁氧化物纳米颗粒在磁热疗法（Magnetic Hyperthermia）中的等温弛豫损耗因子（Specific Absorption Rate, SAR）的优化。讨论了表面功能化（如PEG化）以实现靶向递送和生物相容性的关键化学步骤。自旋电子学与能源转换：探讨了巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）在传感器和自旋电子器件中的应用。此外，分析了利用磁性材料作为催化剂载体，通过磁场调控反应活性和分离效率的前景。智能材料与传感器：涵盖了磁流变液（MR Fluid）的非牛顿行为及其在主动减振中的应用，以及基于磁性纳米结构的高灵敏度磁场传感器的研制。本书内容严谨，图表丰富，旨在成为磁性纳米科学领域内不可或缺的工具书和参考手册。它不仅传授了“是什么”，更着重于指导读者如何通过精确的材料设计和表征，实现对“如何做”的深刻理解。