Un nanoimán es un sistema submicrométrico que presenta un orden magnético espontáneo ( magnetización ) con un campo magnético aplicado cero ( remanencia ).
El pequeño tamaño de los nanoimanes evita la formación de dominios magnéticos (ver dominio único (magnético) ). La dinámica de magnetización de nanoimanes suficientemente pequeños a bajas temperaturas, típicamente imanes de una sola molécula , presenta fenómenos cuánticos , como el túnel de espín macroscópico . A temperaturas mayores, la magnetización sufre fluctuaciones térmicas aleatorias ( superparamagnetismo ) que presentan un límite para el uso de nanoimanes para el almacenamiento permanente de información.
Los ejemplos canónicos de nanoimanes son granos [1] [2] de metales ferromagnéticos ( hierro , cobalto y níquel ) e imanes de una sola molécula. [3] La gran mayoría de los nanoimanes presentan átomos magnéticos de metales de transición ( titanio , vanadio , cromo , manganeso , hierro, cobalto o níquel) o tierras raras ( gadolinio , europio , erbio ).
El límite máximo en la miniaturización de nanoimanes se alcanzó en 2016: los átomos de Ho individuales presentan remanencia cuando se depositan en una capa atómicamente delgada de MgO que recubre una película de plata, según informaron científicos de EPFL y ETH, en Suiza. [4] Antes de eso, los nanoimanes más pequeños reportados, atendiendo a la cantidad de átomos magnéticos, eran moléculas de ftalocianos de dos pisos con solo un átomo de tierras raras. [5] Otros sistemas que presentan remanencia son las cadenas de Fe creadas mediante nanoingeniería, depositadas en superficies de Cu 2 N/Cu(100), que muestran estados fundamentales de Neel [6] o ferromagnéticos [7]en sistemas con tan solo 5 átomos de Fe con S=2. Los imanes canónicos de una sola molécula son los llamados sistemas Mn 12 y Fe 8 , con 12 y 8 átomos de metales de transición cada uno y ambos con espín 10 (S = 10) estados fundamentales .
Las condiciones 1 y 2, pero no la 3, se han demostrado en varias nanoestructuras, como nanopartículas , [8] nanoislas, [9] y puntos cuánticos [10] [11] con un número controlado de átomos magnéticos (entre 1 y 10).