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Optimal ferromagnetically-coated carbon nanotube tips for ultra-high resolution magnetic force microscopy

机译：用于超高分辨率磁力显微镜的最佳铁磁涂层碳纳米管吸头

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Using single-walled carbon nanotubes homogeneously coated with ferromagnetic metal as ultra-high resolution magnetic force microscopy probes, we investigate the key image formation parameters and their dependence on coating thickness. The crucial step of introducing molecular beam epitaxy for deposition of the magnetic coating allows highly controlled fabrication of tips with small magnetic volume, while retaining high magnetic anisotropy and prolonged lifetime characteristics. Calculating the interaction between the tips and a magnetic sample, including hitherto neglected thermal noise effects, we show that optimal imaging is achieved for a finite, intermediate-thickness magnetic coating, in excellent agreement with experimental observations. With such optimal tips, we demonstrate outstanding resolution, revealing sub-10 nm domains in hard magnetic samples, and non-perturbative imaging of nanoscale spin structures in soft magnetic materials, all at ambient conditions with no special vacuum, temperature or humidity controls.
机译：使用均匀涂有铁磁金属的单壁碳纳米管作为超高分辨率磁力显微镜探针，我们研究了关键的图像形成参数及其对涂层厚度的依赖性。引入分子束外延以沉积磁性涂层的关键步骤允许高度受控地制造具有较小磁性体积的尖端，同时保持较高的磁性各向异性和延长的使用寿命。计算针尖和磁性样品之间的相互作用，包括迄今被忽略的热噪声效应，我们显示出有限厚度，中等厚度的磁性涂层实现了最佳成像，与实验观察非常吻合。有了这样的最佳技巧，我们展示了出色的分辨率，揭示了硬磁性样品中的亚10纳米畴，以及在没有特殊真空，温度或湿度控制的环境条件下，对软磁性材料中纳米尺度自旋结构的无扰动成像。

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