Elektronenspinresonanz in nanoskaligen Systemen (PDF)

Die heutige Miniaturisierung elektronischer Bauteile wirft die Frage auf, was passiert, wenn ihre Größenordnungen molekulare Skalen erreichen. Eine Möglichkeit der Untersuchung dieses Bereichs stellen mesoporöse Silikate – z.B. MCM® Strukturen – dar, die eine Einlagerung der z u analysierenden Materialien erlauben und auf diese Art eine obere Schranke der Ausdehnung des zu untersuchenden Systems vorgeben. Die Porengröße der Silikat-Struktur beträgt einige Nanometer, wodurch ein Bereich zugänglich wird, in dem bereits mehr als nur einzelne Atome oder Moleküle vorliegen, der aber andererseits noch klein genug ist, um Quantisierungseffekte beobachten zu können.
Die vorliegende Arbeit widmet sich (II:Mn)VI Halbleitern, deren magnetische Eigenschaften mittels SQUID und Elektronenspinresonanz untersucht wurden. Dabei stellt sich heraus, dass sich die dimensionsreduzierten Systeme erst ab einer Ausdehnung von etwa 5 nm Volumen-artig, d.h. ähnlich wie die zugehörigen Bulk-Systeme , verhalten. Unterhalb dieser Grenze bilden die Nanopartikel quasi eine eindimensionalen „Spin-Draht“, wobei jedes Partikel nur wenige magnetische Ionen enthält. Dies führt zu direkt beobachtbaren Effekten wie einer Reduktion des Curie-Weiss-Parameters in der Suszeptibilität oder der Unterdrückung langreichweitiger magnetischer Ordnung.