Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Magnetická silová mikroskopie (MFM) je metoda umožňující zobrazení magnetického kontrastu pocházejícího z interakce magnetického hrotu a zkoumaného vzorku. Úspěšné zobrazování magnetických nanočástic (NPs) je zatím netriviální záležitost díky principiálním komplikacím [1-3] (nutnost zbavit se Van der Waalsova (VdW) příspěvku ke kontrastu, viz Obr. 1; připravit nanočástice s magnetickým momentem μ_m > 110 μ_B a orientovat je nejlépe paralelně nebo antiparalelně se směrem magnetického momentu hrotu; zajistit stabilitu uspořádání vůči termálním fluktuacím, vzdálenost nanočástic musí být větší než poloměr zakřivení hrotu a.j.).

Možnost detekce NPs pomocí MFM je zajímavá zejména v materiálech, kde NPs nejsou zobrazitelné přímo jinou mikroskopickou metodou (NPs dispergované v matrici, překryté diamagnetickou vrstvou a.j.).

V naší skupině se věnujeme optimalizaci zobrazování NPs pomocí MFM pro systémy NPs dispergované na substrátu, agregáty NPs v tenkých filmech Si/M/SiO₂, kde M je Co, Fe nebo CoFe₂, NPs v matrici SiO₂ s cílem zobrazování jednotlivých magnetických nanočástic.

Obr. 1: (a) základní schéma tvorby kontrastu při MFM, poslední případ ilustruje příspěvek VdW sil k magnetickému kontrastu (hrot ve výšce LSH1). (b) TEM, topografie a fázový sken pro CoFe₂O₄ nanočástice s μ_m ~ 1.4 ×10³ μ_B. (c) ilustrace testovaného uspořádání NPs pro MFM, (d) 3D topografie (vlevo) a topografie překrytá magnetickým kontrastem (vpravo) pro 13 nm CoFe₂O₄ nanočástice s μ_m ~ 4 ×10³ μ_B. Je patrné, že magnetický kontrast od jednotlivých NPs mezi agregáty není možno zobrazit díky překrytí magnetickým polem agregátů.

Reference:
[1] S. Schreiber, M. Savla, D. V Pelekhov, D. F. Iscru, C. Selcu, P. C. Hammel, and G. Agarwal, Small 4 (2008) 270.
[2] V. L. Mironov, D. S. Nikitushkin, C. Bins, A. B. Shubin, and P. a. Zhdan, IEEE Transactions on Magnetics, 43 (2007) 3961.
[3] V. L. Mironov, B. a. Gribkov, D. S. Nikitushkin, S. a. Gusev, S. V. Gaponov, a. B. Shubin, P. a. Zhdan, and C. Binns, IEEE Transactions on Magnetics, 44 (2008) 2296.