Enhanced magnetic moments in Mn-doped FeCo clusters owing to ferromagnetic surface Mn atoms
Enhanced magnetic moments in Mn-doped FeCo clusters owing to ferromagnetic surface Mn atoms
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由于铁磁表面 Mn 原子，Mn 掺杂 FeCo 簇中的磁矩增强
DOI：
10.1103/physrevmaterials.3.044402
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发表时间：
2019
影响因子：
3.4
通讯作者：
Chelikowsky, James R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sakurai, Masahiro;Chelikowsky, James R.
我们提供了一种在不依赖稀土元素的情况下实现优化磁性能的途径。特别是，我们关注的是具有磁性有序的过渡金属纳米颗粒，这种纳米颗粒很少在块状样品中看到。通过第一性原理实空间赝势计算，我们证明了当Mn被放置在FeCo团簇表面时，Mn可以表现出类似于Fe的铁磁行为。表面锰的这种铁磁行为与锰块和锰基合金的铁磁行为形成了鲜明的对比，后者要么反铁磁，要么顺磁。表面Mn原子携带的局域磁矩大于Fe和Co原子的局域磁矩，导致总磁矩增大。我们发现，在不同尺寸和不同化学成分的三元MnFeCo团簇中，表面锰诱导的磁增强效应是很强的。我们的理论研究结果为设计具有大磁矩的新型纳米粒子提供了有用的指导。
We provide an avenue to achieve optimized magnetic properties without relying on rare-earth elements. In particular, we focus on transition-metal nanoparticles with magnetic ordering that is rarely seen in bulk. By using first-principles real-space pseudopotential calculations, we show that Mn can exhibit ferromagnetic behavior similar to Fe when Mn is placed on the surface of a FeCo cluster. This ferromagnetic behavior of surface Mn is in sharp contrast with Mn bulk and Mn-based alloys, which are either antiferromagnetic or paramagnetic. The local magnetic moment carried by a surface Mn atom is larger than those of Fe and Co, leading to an increase of the total magnetic moment. We find that surface-Mn-induced magnetic enhancement is robust in ternary MnFeCo clusters with different sizes and various chemical compositions. Our theoretical findings provide a useful guide for designing new nanoparticles with a large magnetic moment.
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