We examined bulklike Heusler nanocrystals using real-space pseudopotentials constructed within density functional theory. The nanocrystals were made of various compositions of Ni–Mn–Ga in the size range from 15 up to 169 atoms. Among these compositions, the closest to the stoichiometric were found to be the most stable. The Ni-based nanocrystals retained a tendency for tetragonal distortion, which is inherited from the bulk properties. Surface effects suppress the tetragonal structure in the smaller Ni-based nanocrystals, while bigger nanocrystals develop a bulklike tetragonal distortion. We suggest the possibility of switchable Ni–Mn–Ga nanocrystals, which could be utilized for magnetic nanoshape-memory applications.
REFERENCES
1.
2.
P. J.
Webster
, K. R. A.
Ziebeck
, S. L.
Town
, and M. S.
Peak
, Philos. Mag. A
49
, 295
(1984
).3.
V. V.
Martynov
and V. V.
Kokorin
, J. Phys. III
2
, 739
(1992
).4.
K.
Ullakko
, J. K.
Huang
, C.
Kantner
, R. C.
O’Handley
, and V. V.
Kokorin
, Appl. Phys. Lett.
69
, 1966
(1996
).5.
R. A.
de Groot
, F. M.
Mueller
, P. G.
van Engen
, and K. H. J.
Buschow
, Phys. Rev. Lett.
50
, 2024
(1983
).6.
A.
Sozinov
, A. A.
Likhachev
, N.
Lanska
, K.
Ullakko
, and V. K.
Lindroos
, J. Phys. IV
112
, 955
(2003
).7.
T.
Krenke
, M.
Acet
, E.
Wassermann
, X.
Moya
, L.
Manosa
, and A.
Planes
, Phys. Rev. B
73
, 174413
(2006
).8.
9.
K.
Westerholk
, A.
Bergmann
, J.
Grabis
, A.
Nefedov
, and H.
Zabel
, in Half-Metallic Alloys
, Lecture Notes in Physics
Vol. 676
(Springer
, Berlin
, 2005
), pp. 67
–112
.10.
11.
Y.
Sakuraba
, J.
Nakata
, M.
Oogane
, H.
Kiboto
, Y.
Ando
, A.
Sakuma
, and T.
Miyazaki
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
44
, L1100
(2005
).12.
A.
Zheludev
, S. M.
Shapiro
, P.
Wochner
, A.
Schwartz
, M.
Wall
, and L. E.
Tanner
, Phys. Rev. B
51
, 11310
(1995
).13.
L.
Manosa
, A.
Gonzalez-Comas
, E.
Obrado
, A.
Planes
, V. A.
Chernenko
, V. V.
Kokorin
, and E.
Cesari
, Phys. Rev. B
55
, 11068
(1997
).14.
E.
Obrado
, A.
Gonzales-Comas
, L.
Manosa
, and A.
Planes
, J. Appl. Phys.
83
, 7300
(1998
).15.
V. V.
Khovailo
, T.
Takagi
, A. D.
Bozhko
, M.
Matsumoto
, J.
Tani
, and V. G.
Shavrov
, J. Phys.: Condens. Matter
13
, 9655
(2001
).16.
A.
Ayuela
, J.
Enkovaara
, and R. M.
Nieminen
, J. Phys.: Condens. Matter
14
, 5325
(2002
).17.
A. T.
Zayak
, P.
Entel
, J.
Enkovaara
, A.
Ayuela
, and R. M.
Nieminen
, J. Phys.: Condens. Matter
15
, 159
(2003
).18.
A. T.
Zayak
, P.
Entel
, and J.
Hafner
, J. Phys. IV
112
, 985
(2003
).19.
T.
Ishikawa
, T.
Marukame
, K.
Matsuda
, T.
Uemura
, M.
Arita
, and M.
Yamamoto
, J. Appl. Phys.
99
, 08J110
(2006
).20.
T. J.
Zhu
, L.
Lu
, M. O.
Lai
, and J.
Ding
, Smart Mater. Struct.
14
, S293
(2005
).21.
A.
Vovk
, L.
Malkinski
, V.
Golub
, C.
O’Connor
, Z.
Wang
, and J.
Tang
, J. Appl. Phys.
97
, 10C503
(2005
).22.
V. C.
Solomon
, M. R.
McCartney
, D. J.
Smith
, Y.
Tang
, A. E.
Berkowitz
, and R. C.
O’Handley
, Appl. Phys. Lett.
86
, 192503
(2005
).23.
N.
Scheerbaum
, D.
Hinz
, O.
Gutfleisch
, K. -H.
Müller
, and L.
Schultz
, Acta Mater.
55
, 2707
(2007
).24.
F.
Albertini
, S.
Besseghini
, A.
Paoluzi
, L.
Pareti
, M.
Pasquale
, F.
Passaretti
, C. P.
Sasso
, A.
Stantero
, and E.
Villa
, J. Magn. Magn. Mater.
242–245
, 1421
(2002
).25.
P. A.
Algarabel
, C.
Magen
, L.
Morellon
, M. R.
Ibarra
, F.
Albertini
, N.
Magnani
, A.
Paoluzi
, L.
Pareti
, M.
Pasquale
, and S.
Besseghini
, J. Magn. Magn. Mater.
272–276
, 2047
(2004
).26.
S.
Conti
, M.
Lenz
, and M.
Rumpf
, J. Mech. Phys. Solids
55
, 1462
(2007
).27.
V. O.
Golub
, A. Y.
Vovk
, L.
Malkinski
, C. J.
O’Connor
, Z.
Wang
, and J.
Tang
, J. Appl. Phys.
96
, 3865
(2004
).28.
Y. D.
Wang
, Y.
Ren
, Z. H.
Nie
, D. M.
Liu
, L.
Zuo
, H.
Choo
, H.
Li
, P. K.
Liaw
, J. Q.
Yan
, R. J.
McQueeney
, J. W.
Richardson
, and A.
Huq
, J. Appl. Phys.
101
, 063530
(2007
).29.
Q.
Guo
, Y.
Zhao
, W. L.
Mao
, Z.
Wang
, Y.
Xiong
, and Y.
Xia
, Nano Lett.
8
, 972
(2008
).30.
M. L.
Tiago
and J. R.
Chelikowsky
, Phys. Status Solidi
243
, 2151
(2006
).31.
M. L.
Tiago
, Y.
Zhou
, M. M. G.
Alemany
, Y.
Saad
, and J. R.
Chelikowsky
, Phys. Rev. Lett.
97
, 147201
(2006
).32.
G.
Rollmann
, M. E.
Gruner
, A.
Hucht
, R.
Meyer
, P.
Entel
, M.
Tiago
, and J. R.
Chelikowsky
, Phys. Rev. Lett.
99
, 083402
(2007
).33.
A. N.
Vasil’ev
, A. D.
Bozhko
, V. V.
Khovailo
, I. E.
Dikshtein
, V. G.
Shavrov
, V. D.
Buchelnikov
, M.
Matsumoto
, S.
Suzuki
, T.
Takagi
, and J.
Tani
, Phys. Rev. B
59
, 1113
(1999
).34.
L.
Manosa
, A.
Planes
, J.
Zarestky
, T.
Lograsso
, D. L.
Schlagel
, and C.
Stassis
, Phys. Rev. B
64
, 024305
(2001
).35.
A.
Gonzalez-Comas
, E.
Obrado
, L.
Manosa
, A.
Planes
, and A.
Labarta
, J. Magn. Magn. Mater.
196–197
, 637
(1999
).36.
R.
Tickle
and R. D.
James
, J. Magn. Magn. Mater.
195
, 627
(1999
).37.
G. H.
Wu
, C. H.
Yu
, L. Q.
Meng
, J. L.
Chen
, F. M.
Yang
, S. R.
Qi
, W. S.
Zhan
, Z.
Wang
, Y. F.
Zheng
, and L. C.
Zhao
, Appl. Phys. Lett.
75
, 2990
(1999
).38.
S. J.
Murray
, M.
Farinelli
, C.
Kantner
, J. K.
Huang
, S. M.
Allen
, and R. C.
O’Handley
, J. Appl. Phys.
83
, 7297
(1998
).39.
D. L.
Schlagel
, Y. L.
Wu
, W.
Zhang
, and T. A.
Lograsso
, J. Alloys Compd.
312
, 77
(2000
).40.
R. W.
Overholser
, M.
Wutting
, and D. A.
Neumann
, Scr. Mater.
40
, 1095
(1999
).41.
E.
Cesari
, V. A.
Chernenko
, V. V.
Kokorin
, J.
Pons
, and C.
Segui
, Acta Mater.
45
, 999
(1997
).42.
V. A.
Chernenko
, Scr. Mater.
40
, 523
(1999
).43.
L.
Kleinman
and D. M.
Bylander
, Phys. Rev. Lett.
48
, 1425
(1982
).44.
N.
Troullier
and J.
Martins
, Phys. Rev. B
43
, 1993
(1991
), we used the following cutoff radii (in a.u.): : 2.05/2.45/- (partial core radius 1.718); : 2.32/-/2.32 (no partial core); : 2.18/-/2.18 (no partial core).45.
W.
Kohn
, Rev. Mod. Phys.
71
, 1253
(1999
).46.
See http://www.ices.utexas.edu/parsec/ for more information about PARSEC and its free source code.
47.
D. M.
Ceperley
and B. J.
Alder
, Phys. Rev. Lett.
45
, 566
(1980
).48.
J. P.
Perdew
and A.
Zunger
, Phys. Rev. B
23
, 5048
(1981
).49.
Y.
Zhou
, Y.
Saad
, M. L.
Tiago
, and J. R.
Chelikowsky
, Phys. Rev. E
74
, 066704
(2006
).50.
A. T.
Zayak
and P.
Entel
, Mater. Sci. Eng., A
378
, 419
(2004
).51.
A.
Ayuela
, J.
Enkovaara
, K.
Ullakko
, and R. M.
Nieminen
, J. Phys.: Condens. Matter
11
, 2017
(1999
).52.
A. D.
Bozhko
, A. N.
Vasil’ev
, V. V.
Khovailo
, I. E.
Dikshtein
, V. V.
Koledov
, S. M.
Seletskii
, A. A.
Tulaikova
, A. A.
Cherechukin
, V. G.
Shavrov
, and V. D.
Buchelnikov
, JETP
88
, 954
(1999
).© 2008 American Institute of Physics.
2008
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.