金纳米颗粒系综中的轨道磁性

过去二十年里，各种实验报道了被有机配体包裹的金纳米颗粒系综具有非常奇特的磁性，包括铁磁、顺磁或（大）抗磁响应。这些行为不同于宏观金样品的微弱抗磁响应。本文从理论上探讨所观测到的封端金纳米颗粒中的异常磁性源于轨道的可能性。采用半经典技术，我们计算了单个及金属纳米颗粒系综的零场磁化率的轨道分量。虽然单个纳米颗粒轨道响应的结果在绝对值上可超出体朗道磁化率数个量级，并可依纳米颗粒尺寸呈抗磁或顺磁，但我们表明，具有平滑尺寸分布的非相互作用纳米颗粒系综在低磁场下总是顺磁的。特别地，我们预言对于小纳米颗粒尺寸和/或低温，零场磁化率遵循居里型定律。计算所得稀释纳米颗粒系综的场依赖磁化强度与已有给出大顺磁响应的实验吻合良好。纳米颗粒尺寸分布的宽度被确定为定量确定轨道响应的关键要素。