ИСТИНА

В нашей статье рассматривается одна из актуальных и многообещающих областей современной физики — изучение физических свойств металлических нанопроводов и атомных цепочек. Привлекательность одномерных наноструктур обусловлена как перспективностью их практического применения, так и возможностью проверки с их помощью различных теоретических моделей и подходов посредством сравнения теоретических результатов с экспериментальными данными. Описаны экспериментальные условия, при которых металлические нанопровода формируются на поверхностях металлов и полупроводников. Особое внимание уделено теоретическим моделям, описывающим сценарий роста нанопроводов на различных поверхностях. В рамках этих моделей перечислены основные этапы формирования нанопроводов и выявлены основные диффузионные события, определяющие как время формирования нанопроводов, так и их структуру. Рассмотрена самоорганизация нанопроводов, имеющих различную форму и структуру. Подробно рассмотрен фазовый переход для нанопроводов, имеющих несколько структурных фаз. Например, нанопровода кобальта на поверхности Cu(775) имеют две структурные фазы. В первой фазе расстояния между атомом и его двумя ближайшими соседями в нанопроводе равны 0.22 нм и 0.30 нм. Во второй фазе нанопровод имеет одинаковые межатомные расстояния 0.26 нм. Показано, что температура фазового перехода существенно зависит от внешнего электрического поля и их длины. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными выявляет достоинства и недостатки той или иной модели. Перечисляются основные факторы, влияющие на распределение длин нанопроводов, определяемых экспериментально. Показано, что распределение длин нанопроводов на поверхности металлов и полупроводников зависит не только от внешних параметров, но и от времени проведения эксперимента. Поэтому нельзя использовать для определения энергии связи модели, в которых нанопровода рассматриваются как равновесные. Причина в том, что переход из одного равновесного состояния в другое при нагреве или охлаждении происходит через неравновесное состояние, которое и наблюдается в большинстве экспериментов. В обзоре рассмотрены магнитные свойства атомных цепочек конечной длины, расположенных на поверхностях металлических и полупроводниковых кристаллов. Энергия магнитной анизотропии в нанопроводах в несколько раз больше энергии магнитной анизотропии для монослоев и малых кластеров на поверхности. Показано влияние атомов примеси других металлов и легких газов на магнитные свойства. Так, например, встраивание в нанопровода атомов других металлов или легких газов приводит к значительному увеличению энергии магнитной анизотропии. Показана корреляция между структурными, электронными и магнитными свойствами нанопроводов. Показано влияние нанопроводов на электронные свойства поверхностей, на которых они формируются. В рамках простой модели объяснена природа краевых состояний, наблюдаемых на конечных атомах нанопроводов. Показано влияние длины нанопровода на электронные состояния его атомов. Обсуждается эффект Рашбы для металлических нанопроводов на поверхности полупроводников. Кроме того обсуждается влияние величины обменной энергии между атомами и энергии магнитной анизотропии на макроскопические характеристики нанопроводов, такие как критическая температура и время спонтанного перемагничивания. Показано, что магнитные свойства нанопроводов существенно зависят от их длины. Рассмотрены теоретические и экспериментальные методы исследования магнитных свойств нанопроводов. Особое внимание уделено возможным техническим применениям ферромагнитных и антиферромагнитных нанопроводов.