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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-32010
URL: http://scidok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2010/3201/


Magnetische Mikrostruktur von nanokristallinem Gadolinium : Untersuchungen mit Neutronenstreuung

Magnetic microstructure of nanocrystalline gadolinium : a neutron scattering study

Döbrich, Frank

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SWD-Schlagwörter: Magnetismus , Gadolinium , Gadolinium-160 , Magnetische Neutronenstreuung , Neutronenstreuung , Neutronenkleinwinkelstreuung
Freie Schlagwörter (Deutsch): nanokristalline Materialien , Nanomagnetismus
Freie Schlagwörter (Englisch): neutron scattering , small-angle scattering , magnetism , gadolinium , rare earth magnetism , nanocrystalline materials , nanomagnetism
PACS - Klassifikation: 75.50.Tt , 75.25.-j , 61.05.fg
Institut: Fachrichtung 7.3 - Technische Physik
Fakultät: Fakultät 7 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät II
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Birringer, Rainer (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.07.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 22.07.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Aufgrund des hohen Volumenanteils an Korngrenzen sowie der statistischen Orientierung der kristallographischen Achsen werden nanokristalline edelgaskondensierte Volumenmaterialien als Modellsysteme zur Untersuchung des Einflusses interner Grenzflächen und reduzierter struktureller Längenskalen auf die makroskopischen Eigenschaften realer Festkörper genutzt. In Lanthanidmetallen lässt die indirekte Kopplung der lokalisierten magnetischen Momente durch die abstandsabhängige RKKY-Wechselwirkung einen erheblichen Einfluss der strukturellen Unordnung im Korngrenzenbereich auf die magnetischen Eigenschaften erwarten. Gd nimmt wegen des verschwindenden Bahndrehimpulses unter den Lanthanidmetallen eine Sonderposition ein und eignet sich daher in besonderem Maße für Untersuchungen auf dem Gebiet. Zum Verständnis der Bedeutung von Defekten für die ferromagnetische Phase ist eine detaillierte Kenntnis der magnetischen Mikrostruktur im Volumen und auf der relevanten Längenskala von 1-100 nm notwendig. Nahezu exklusiven Zugang dazu bietet die Methode der Neutronenkleinwinkelstreuung. Wegen des außerordentlich hohen Absorptionsquerschnitts von natürlichem Gd konnte eine solche Studie jedoch bislang nicht durchgeführt werden. Der Einsatz des schwach absorbierenden Isotops Gd-160 hat derartige Messungen im Rahmen dieser Arbeit erstmals ermöglicht. Mittels Neutronenstreuung und magnetometrischer Messungen wurde die korngrößenabhängige magnetische Mikrostruktur von nanokristallinem Gd untersucht.
Kurzfassung auf Englisch: Due to the large volume fraction of grain boundaries and a random orientation of the crystallographic axes, nanocrystalline inert-gas condensed materials are common model systems for investigating the impact of internal interfaces and reduced structural length scales on the macroscopic properties of real solids. In the lanthanide metals, it may be expected that the indirect exchange coupling of the localized magnetic moments via the position-dependent RKKY-interaction renders magnetism particularly sensitive to structural imperfections associated with the grain boundaries. As a consequence of the vanishing orbital angular momentum, Gd occupies a prominent position among the lanthanide metals and is therefore exceptionally well-suited for studies in this field. Aiming at an understanding of the significance of defects for the ferromagnetic phase, a detailed knowledge of the magnetic microstructure in the bulk and on the relevant length scale of 1-100 nm is required. Access to this type of data is, nearly exclusively, provided by the method of small-angle neutron scattering. However, due to the extraordinarily high absorption cross-section of natural Gd, such a study could not be realized so far. Employment of the low-capturing isotope Gd-160 in the course of the present work has made it possible for the first time to perform such measurements. By using a combination of neutron scattering and magnetometry, the grain-size dependent magnetic microstructure of nanocrystalline Gd has been studied.
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