8.6 2D Self-Organizations of Cobalt Nanoparticles Synthesized by
Organometallic Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
8.6.1 3D Self-Organizations of Cobalt Nanoparticles . . . . . . . 198
8.7 Theory of Self-Organization of Magnetic Nanoparticles
Under Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Part III Advanced Characterization Techniques
9 Magnetism of Individual Nanoparticles Probed by X-Ray
Photoemission Electron Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Armin Kleibert
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
9.2 X-Ray Photoemission Electron Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . 221
9.2.1 Instrumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
9.2.2 XPEEM Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
9.2.3 Sample Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
9.3 XPEEM Investigations of 3d Transition Metal
Nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
9.3.1 Enhanced Magnetism and Metastable Properties in
Iron Nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
9.3.2 In Situ Oxidation of Iron Nanoparticles—The Role
of the Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.3.3 Iron Nanoparticles Deposited on Different
Substrates—The Role of the Interface . . . . . . . . . . . . . 231
9.3.4 Comparison with Cobalt, Nickel and Iron–CobaltAlloy Nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
9.4 Conclusions and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10 Measuring Atomic Magnetic Moments in Magnetic
Nanostructures Using X-Ray Magnetic Circular Dichroism
(XMCD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Chris Binns, José Angel de Toro, and Peter Normile
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
10.2 Example System: Fe@Cr Core–Shell Nanoparticles . . . . . . . . . 248
10.3 Future Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.3.1 Spatially Resolved XMCD: Domain Imaging in
Patterned Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.3.2 Time-Resolved XMCD Measurements in ExchangeCoupled Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
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Contents
Organometallic Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
8.6.1 3D Self-Organizations of Cobalt Nanoparticles . . . . . . . 198
8.7 Theory of Self-Organization of Magnetic Nanoparticles
Under Magnetic Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Part III Advanced Characterization Techniques
9 Magnetism of Individual Nanoparticles Probed by X-Ray
Photoemission Electron Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Armin Kleibert
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
9.2 X-Ray Photoemission Electron Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . 221
9.2.1 Instrumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
9.2.2 XPEEM Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
9.2.3 Sample Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
9.3 XPEEM Investigations of 3d Transition Metal
Nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
9.3.1 Enhanced Magnetism and Metastable Properties in
Iron Nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
9.3.2 In Situ Oxidation of Iron Nanoparticles—The Role
of the Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.3.3 Iron Nanoparticles Deposited on Different
Substrates—The Role of the Interface . . . . . . . . . . . . . 231
9.3.4 Comparison with Cobalt, Nickel and Iron–CobaltAlloy Nanoparticles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
9.4 Conclusions and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10 Measuring Atomic Magnetic Moments in Magnetic
Nanostructures Using X-Ray Magnetic Circular Dichroism
(XMCD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Chris Binns, José Angel de Toro, and Peter Normile
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
10.2 Example System: Fe@Cr Core–Shell Nanoparticles . . . . . . . . . 248
10.3 Future Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.3.1 Spatially Resolved XMCD: Domain Imaging in
Patterned Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.3.2 Time-Resolved XMCD Measurements in ExchangeCoupled Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
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