パターン化媒体中の磁性ナノ粒子のシミュレーション

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近年の微細加工技術の発展により、シングルドメインのナノ粒子を整列させた、パターン化媒体を制御することが可能となってきた。これは、磁気記録素子としての応用が期待でき、注目を集めている。まず、シングルドメインの鉄のナノ粒子を整列された系の磁気的な性質をモンテカルロ法を用いて研究した。双極子相互作用と異方性項を取り入れるが、長距離の双極子相互作用を扱うためにエバルト和の方法を用いた。ナノ粒子の分布については実験を再現するモデル化を行い、また、双極子相互作用、異方性項の値はバルクの鉄の実験値から決まる値を用いた。これらの値だけを用いて、自由パラメータを使うことなく、ナノ粒子系の残留磁化の温度依存性を再現する結果を得た。この結果は磁気双極子相互作用の重要性を示している。次に、ナノ粒子系の磁化反転を研究対象とした。自由エネルギー障壁の評価をするために、状態密度を精度よく評価するモンテカルロ法であるWang-Landauアルゴリズムを用いた。磁化とエネルギーの結合状態密度を求め、磁化に関するマスター方程式を導き、Mathematicaの数式処理の利用により厳密にそのマスター方程式を解くことを試みた。磁化反転時間の温度依存性はN-fold way法により求められているものと良い一致を示した。取り扱える系のサイズを大きくすることが課題として残っている。