Le couplage de polarisation d'échange magnétique entre le noyau et la coque dépend de manière critique des "spins gelés" qui résident à l'interface entre les deux nanomatériaux magnétiques différents, selon les utilisateurs de l'Université Purdue travaillant avec le groupe Electronic &Magnetic Materials &Devices.

La population relative de ces spins gelés peut être modulée par des paramètres physiques externes, tels que la force du champ de refroidissement appliqué et l'historique des cycles de balayage du champ magnétique (effet d'entraînement).

Un changement plus complexe se produit lorsque les nanoparticules cœur-coquille sont vieillies dans des conditions ambiantes. Parallèlement à l'évolution structurelle des nanostructures cœur-coquille bien définies aux nanoparticules contenant de multiples vides à l'interface, il y a une augmentation significative de la population de spins gelés, les deux affectent les propriétés magnétiques.

Noyau-coque Fe@Fe 3 O 4 les nanoparticules présentent un biais d'échange important à basse température, médiée par des moments alignés unidirectionnellement à l'interface cœur-coquille. Ces spins sont figés dans un alignement magnétique avec refroidissement par champ et sont dépincés d'une manière dépendante de la température.

La population de ces spins gelés a un impact direct à la fois sur la coercivité (H C ) et le champ de biais d'échange (H E ), qui sont modulés par des paramètres physiques externes, tels que la force du champ de refroidissement appliqué et l'historique des cycles de balayage du champ magnétique (effet d'entraînement).

Le vieillissement des nanoparticules cœur-coquille dans des conditions ambiantes entraîne une diminution progressive de l'aimantation mais une rétention globale de H C et H E , ainsi qu'une forte augmentation de la population de spins gelés.

Ces changements s'accompagnent d'une évolution structurelle de structures cœur-coquille bien définies vers des particules contenant de multiples vides, attribuable à l'effet Kirkendall. La microscopie électronique à transmission à filtration d'énergie et à haute résolution indique toutes deux une oxydation supplémentaire de la couche de coque, mais le noyau de fer est remarquablement bien conservé.

L'augmentation de la population de spins congelés avec l'âge est responsable de la rétention globale du biais d'échange, malgré la formation de vides et d'autres changements dépendants de l'oxydation. Le champ de biais d'échange devient négligeable lors de l'oxydation délibérée de Fe@Fe 3 O 4 nanoparticules en particules vitellines, avec une séparation physique presque complète du noyau et de l'enveloppe.