Magnetics FePt nanorods: synthesis, characterization and self-assembly for ultra-high magnetic density recording application

Recentemente, nanopartículas (NP) de FePt de fase tetragonal de face centrada (fct) em sistemas auto-organizados tem sido sintetizados como potenciais candidatos para gravação magnética de ultra-alta densidade (UHMR), devido a sua elevada anisotropia magnetocristalina. Entretanto, o alinhamento magnético de NP esféricas tem sido constantemente um problema, pois os eixos de fácil magnetização das NP permanecem randomicamente orientados nas três direções. Na tentativa de superar os problemas decorrentes da falta de alinhamento magnético, trabalhos recentes sugerem que NP alongadas em sistemas auto-organizados orientados perpendicularmente a superfície do substrato como possível solução para a textura e alinhamento magnético. Até o presente momento, as sínteses de nanobastões (NB) e de nanofios (NF) de FePt reportadas na literatura levam a obtenção de NP na fase cúbica de face centrada (fcc), a qual possui baixa anisotropia magnetocristalina e se mostrou termicamente instável, resultando em NP esferoidais após o processo de recozimento para a transformação da fase fcc para fct. Neste trabalho, NP de Fe55Pt55 com tamanho e composição química controlada e morfologia de nanofios e nanobastões foram sintetizadas através da adequação do método do poliol modificado. Além disso, as condições de sínteses foram ajustadas para a obtenção direta das NP na fase fct. Sistemas auto-organizados de NB orientados longitudinalmente ou perpendicularmente em arranjos hexagonais compactos foram obtidos utilizando, respectivamente, ácido oléico (AO) e oleilamina (Oam) ou hexadecilamina (HDA) como agentes espaçadores. Sistemas de NB orientados perpendicularmente com alinhamento magnético devido à anisotropia de forma combinado com as propriedades magnéticas resultantes da fase parcialmente tetragonal obtida sugerem um forte candidato a aplicação em UHMR com densidade de gravação magnética na ordem de terabits/pol2.Recently, self-assembled FePt nanoparticles (NP) in face-centered tetragonal phase (fct) has been synthesizes as potential candidates for Ultra-High Magnetic Recording Systems (UHMR) due to high magnetocrystalline anisotropy. However, the magnetic alignment of these self-assembled fct-FePt nanoparticles also has been a constant limiting factor, since the axes of easy magnetization of spherical nanoparticles are presented randomly oriented in three directions. Concerning to avoid these restrictions arising from magnetic alignment, one-dimensional NP perpendicularly oriented on the magnetic medium surface has been reported as a possible solution for texture and magnetic alignment. To date, the reported nanorods (NR) and nanowires (NW) synthesized in the literature showed face centered cubic phase (fcc) which present poor magnetocrystalline anisotropy, instead the fct desirable phase, and were found to be thermally unstable resulting in spheroidal NP after annealing required to phase transformation from fcc to fct. In this work, Fe55Pt45 NP with morphologies varying from nanospheres, NR with different lengths up to NW were synthesized by a modified polyol process. Furthermore, the synthesis conditions were adjusted to obtain FePt NP directly in fct phase. Either longitudinal or perpendicular self-assembled NR systems in a hexagonal compact array were obtained using oleic acid (OA) and oleylamine (Oam) or hexadecylamine (HAD), respectively, as molecular organic spacers. Perpendicularly oriented NR system led to magnetic alignment due to shape anisotropy and combined with the magnetic properties due to partial tetragonal phase suggest a strong future candidate to ultra-high magnetic density recording applications capable to achieve density of Terabits/in2