Published June 22, 2016 | Version v1
Publication Open

Dimensionality tuning of the electronic structure in Fe3Ga4 magnetic materials

Creators

  • 1. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
  • 2. Universidade Federal do Rio de Janeiro

Description

This work reports on the dimensionality effects on the magnetic behavior of Fe3Ga4 compounds by means of magnetic susceptibility, electrical resistivity, and specific heat measurements. Our results show that reducing the Fe3Ga4 dimensionality, via nanowire shape, intriguingly modifies its electronic structure. In particular, the bulk system exhibits two transitions, a ferromagnetic (FM) transition temperature at T1 = 50 K and an antiferromagnetic (AFM) one at T2 = 390 K. On the other hand, nanowires shift these transition temperatures, towards higher and lower temperature for T1 and T2, respectively. Moreover, the dimensionality reduction seems to also modify the microscopic nature of the T1 transition. Instead of a FM to AFM transition, as observed in the 3D system, a transition from FM to ferrimagnetic (FERRI) or to coexistence of FM and AFM phases is found for the nanowires. Our results allowed us to propose the magnetic field-temperature phase diagram for Fe3Ga4 in both bulk and nanostructured forms. The interesting microscopic tuning of the magnetic interactions induced by dimensionality in Fe3Ga4 opens a new route to optimize the use of such materials in nanostructured devices.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يقدم هذا العمل تقارير عن تأثيرات الأبعاد على السلوك المغناطيسي لمركبات Fe3Ga4 عن طريق الحساسية المغناطيسية والمقاومة الكهربائية وقياسات الحرارة المحددة. تظهر نتائجنا أن تقليل أبعاد Fe3Ga4، عبر شكل الأسلاك النانوية، يعدل بشكل مثير للاهتمام هيكلها الإلكتروني. على وجه الخصوص، يُظهر النظام الضخم انتقالين، درجة حرارة انتقال مغناطيسية حديدية (FM) عند T1 = 50 كلفن ودرجة حرارة مضادة للمغناطيسية (AFM) عند T2 = 390 كلفن. من ناحية أخرى، تقوم الأسلاك النانوية بتحويل درجات حرارة الانتقال هذه، نحو درجة حرارة أعلى وأقل لـ T1 و T2، على التوالي. علاوة على ذلك، يبدو أن تقليل الأبعاد يعدل أيضًا الطبيعة المجهرية لانتقال T1. بدلاً من انتقال FM إلى AFM، كما لوحظ في النظام ثلاثي الأبعاد، تم العثور على انتقال من FM إلى المغناطيسية الحديدية (FERRI) أو إلى التعايش بين مراحل FM و AFM للأسلاك النانوية. سمحت لنا نتائجنا باقتراح مخطط طور المجال المغناطيسي ودرجة الحرارة لـ Fe3Ga4 في كل من الأشكال السائبة والنانوية. يفتح الضبط المجهري المثير للاهتمام للتفاعلات المغناطيسية الناجمة عن الأبعاد في Fe3Ga4 طريقًا جديدًا لتحسين استخدام هذه المواد في الأجهزة ذات البنية النانوية.

Translated Description (French)

Ce travail rapporte les effets de dimensionnalité sur le comportement magnétique des composés Fe3Ga4 au moyen de la susceptibilité magnétique, de la résistivité électrique et de mesures de chaleur spécifiques. Nos résultats montrent que la réduction de la dimensionnalité du Fe3Ga4, via la forme du nanofil, modifie de manière intrigante sa structure électronique. En particulier, le système en vrac présente deux transitions, une température de transition ferromagnétique (FM) à T1 = 50 K et une température de transition antiferromagnétique (AFM) à T2 = 390 K. D'autre part, les nanofils déplacent ces températures de transition, vers des températures plus élevées et plus basses pour T1 et T2, respectivement. De plus, la réduction de la dimensionnalité semble également modifier le caractère microscopique de la transition T1. Au lieu d'une transition FM vers AFM, comme observé dans le système 3D, une transition de FM vers ferrimagnétique (FERRI) ou vers la coexistence des phases FM et AFM est trouvée pour les nanofils. Nos résultats nous ont permis de proposer le diagramme de phase champ magnétique-température pour Fe3Ga4 à la fois sous forme massique et nanostructurée. L'accord microscopique intéressant des interactions magnétiques induites par la dimensionnalité dans Fe3Ga4 ouvre une nouvelle voie pour optimiser l'utilisation de tels matériaux dans des dispositifs nanostructurés.

Translated Description (Spanish)

Este trabajo informa sobre los efectos de la dimensionalidad en el comportamiento magnético de los compuestos de Fe3Ga4 por medio de la susceptibilidad magnética, la resistividad eléctrica y las mediciones de calor específicas. Nuestros resultados muestran que la reducción de la dimensionalidad de Fe3Ga4, a través de la forma de nanocables, modifica intrigantemente su estructura electrónica. En particular, el sistema a granel exhibe dos transiciones, una temperatura de transición ferromagnética (FM) a T1 = 50 K y una antiferromagnética (AFM) a T2 = 390 K. Por otro lado, los nanohilos cambian estas temperaturas de transición, hacia temperaturas más altas y más bajas para T1 y T2, respectivamente. Además, la reducción de la dimensionalidad también parece modificar la naturaleza microscópica de la transición T1. En lugar de una transición de FM a AFM, como se observa en el sistema 3D, se encuentra una transición de FM a ferrimagnético (FERRI) o a la coexistencia de las fases de FM y AFM para los nanocables. Nuestros resultados nos permitieron proponer el diagrama de fases de campo magnético-temperatura para Fe3Ga4 tanto en forma masiva como nanoestructurada. El interesante ajuste microscópico de las interacciones magnéticas inducidas por la dimensionalidad en Fe3Ga4 abre una nueva ruta para optimizar el uso de dichos materiales en dispositivos nanoestructurados.

Files

srep28364.pdf.pdf

Files (3.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ce1f2a297bf837ac64263af777e9b181
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ضبط الأبعاد للهيكل الإلكتروني في المواد المغناطيسية Fe3Ga4
Translated title (French)
Réglage de la dimensionnalité de la structure électronique dans les matériaux magnétiques Fe3Ga4
Translated title (Spanish)
Ajuste de dimensionalidad de la estructura electrónica en materiales magnéticos Fe3Ga4

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2467102564
DOI
10.1038/srep28364

Is supplement to
https://openalex.org/W4296209631 (Other)
https://openalex.org/W2748952813 (Other)
https://openalex.org/W2561617217 (Other)
https://openalex.org/W2478288626 (Other)
https://openalex.org/W2390279801 (Other)
https://openalex.org/W2382290278 (Other)
https://openalex.org/W2376932109 (Other)
https://openalex.org/W2358668433 (Other)
https://openalex.org/W2350741829 (Other)
https://openalex.org/W2001405890 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1966820902
  • https://openalex.org/W1968087555
  • https://openalex.org/W1988906074
  • https://openalex.org/W1990566027
  • https://openalex.org/W1991340459
  • https://openalex.org/W2000011695
  • https://openalex.org/W2001895575
  • https://openalex.org/W2007625648
  • https://openalex.org/W2009542643
  • https://openalex.org/W2013018355
  • https://openalex.org/W2021256397
  • https://openalex.org/W2022892458
  • https://openalex.org/W2035631931
  • https://openalex.org/W2035893632
  • https://openalex.org/W2038091122
  • https://openalex.org/W2040284331
  • https://openalex.org/W2054224302
  • https://openalex.org/W2073766231
  • https://openalex.org/W2088655506
  • https://openalex.org/W2089306794
  • https://openalex.org/W2108395349
  • https://openalex.org/W2122595984
  • https://openalex.org/W2132216432
  • https://openalex.org/W2134388863
  • https://openalex.org/W2142841029
  • https://openalex.org/W2151600669
  • https://openalex.org/W2165738090
  • https://openalex.org/W4230461800
  • https://openalex.org/W52277478