Review and outlook: From single nanoparticles to self-assembled monolayers and granular GMR sensors

Beilstein Journal of Nanotechnology

Volumn 1, Issue 1, 2010, Pages 75-93

  Weddemann, Alexander ^a   Ennen, Inga ^a,b   Regtmeier, Anna ^a   Albon, Camelia ^a   Wolff, Annalena ^a   Eckstädt, Katrin ^a   Mill, Nadine ^a   Peter, Michael K H ^a   Mattay, Jochen ^a   Plattner, Carolin ^a   Sewald, Norbert ^a   Hütten, Andreas ^a  

^a BIELEFELD UNIVERSITY   (Germany)

^b VIENNA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Austria)

Author keywords

Bottom up particle synthesis; Dipolar particle coupling; Granular giant magnetoresistance sensor; Magnetic nanoparticles; Self assembly

Indexed keywords

DIPOLAR PARTICLES; GMR SENSORS; INTER-PARTICLE INTERACTION; MAGNETIC NANOPARTICLES; MAGNETO RESISTIVE SENSORS; MONODISPERSE; PARTICLE SYNTHESIS; SELF ASSEMBLY PROCESS; SENSING APPLICATIONS; SENSING LAYERS; SENSOR DEVICE; SINGLE NANOPARTICLE; SOLUTION PHASE SYNTHESIS;

ASSOCIATION REACTIONS; GIANT MAGNETORESISTANCE; MAGNETIC PROPERTIES; MAGNETIC RECORDING; NANOMAGNETICS; NANOPARTICLES; PARTICLES (PARTICULATE MATTER); SELF ASSEMBLED MONOLAYERS; SELF ASSEMBLY; SENSORS;

SYNTHESIS (CHEMICAL);

EID: 81455146608     PISSN: None     EISSN: 21904286     Source Type: Journal    
DOI: 10.3762/bjnano.1.10     Document Type: Review

References (87)

1. Reiss, G.; Hütten, A. Nat. Mater. 2005, 4, 725-726. doi:10.1038/nmat1494
2. Pamme, N. Lab Chip 2006, 6, 24-38. doi:10.1039/b513005k
3. Loureiro, J.; Ferreira, R.; Cardoso, S.; Freitas, P. P.; Germano, J.; Fermon, C.; Arrias, G.; Pannetier Lecoeur, M.; Rivadulla, F.; Rivas, J. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 034104. doi:10.1063/1.3182791
4. Sun, S.; Weller, D. J. Magn. Soc. Jpn. 2001, 25, 1434.
5. Wang, S.; Yue, F. J.; Wu, D.; Zhang, F. M.; Zhong, W.; Du, Y. W. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 012507. doi:10.1063/1.3059571
6. Zeng, H.; Black, C. T.; Sandstrom, R. L.; Rice, P. M.; Murray, C. B.; Sun, S. Phys. Rev. B 2006, 73, 020402. doi:10.1103/PhysRevB.73.020402
7. Wen, T.; Liu, D.; Luscombe, C. K.; Krishnan, K. M. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 082509. doi:10.1063/1.3213561
8. Tan, R. P.; Carrey, J.; Desvaux, C.; Grisolia, J.; Renaud, P.; Chaudret, B.; Respaud, M. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 176805. doi:10.1103/PhysRevLett.99.176805
9. Tan, R. P.; Carrey, J.; Respaud, M.; Desvaux, C.; Renaud, P.; Chaudret, B. J. Magn. Magn. Mater. 2008, 320, L55-L59. doi:10.1016/j.jmmm.2007.11.010
10. Puntes, V. F.; Krishnan, K. M.; Alivisatos, A. P. Science 2001, 291, 2115-2117.
11. Puntes, V. F.; Krishnan, K. M.; Alivisatos, A. P. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 2187. doi:10.1063/1.1362333
12. LaMer, V. K.; Dinegar, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 4847-4854. doi:10.1021/ja01167a001
13. Hütten, A.; Sudfeld, D.; Ennen, I.; Reiss, G.; Hachmann, W.; Heinzmann, U.; Wojczykowski, K.; Jutzi, P.; Saikaly, W.; Thomas, G. J. Biotechnol. 2004, 112, 47-63. doi:10.1016/j.jbiotec.2004.04.019
14. Nakamoto, K. Infrared Spectra of Inorganic and Coordination Compounds; Wiley: New York, 1963.
15. Puntes, V. F.; Zanchet, D.; Erdonmez, C.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12874-12880. doi:10.1021/ja027262g
16. Peng, X.; Manna, L.; Yang, W.; Wickham, J.; Scher, E.; Kadavanich, A.; Alivisatos, A. Nature 2000, 404, 59-61. doi:10.1038/35003535
17. Soulantica, K.; Maisonnat, A.; Senocq, F.; Fromen, M. C.; Casanove, M. J.; Chaudret, B. Angew. Chem. 2001, 113, 3071-3074. doi:10.1002/1521-3757(20010817)113:16<3071::AID-ANGE3071>3.0. CO;2-Q
18. Langevin, D. Annu. Rev. Phys. Chem. 1992, 43, 341-369. doi:10.1146/annurev.pc.43.100192.002013
19. Tan, W.; Santra, S.; Zhang, P.; Tapec, R.; Dobson, J. Coated Nanoparticles. U.S. Patent 6,548,264 B1, April 15, 2003.
20. Carpenter, E. E.; Seip, C. T.; O'Connor, C. J. J. Appl. Phys. 1999, 85, 5184. doi:10.1063/1.369118
21. Liu, C.; Zou, B.; Rondinone, A. J.; Zhang, Z. J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1141-1145. doi:10.1021/jp993552g
22. Arakaki, A.; Nakazawa, H.; Nemoto, M.; Mori, T.; Matsunaga, T. J. R. Soc. Interface 2008, 5, 977-999. doi:10.1098/rsif.2008.0170
23. Bazylinski, D. A.; Schüler, D. Microbe 2009, 4, 124-130.
24. Bazylinski, D. Chem. Geol. 1996, 132, 191-198. doi:10.1016/S0009-2541(96)00055-1
25. Matsunaga, T.; Okamura, Y. Trends Microbiol. 2003, 11, 536-541. doi:10.1016/j.tim.2003.09.008
26. Matsunaga, T.; Arakaki, A.; Webb, J. J. Biochem. 2003, 278, 8745-8750. doi:10.1074/jbc.M211729200
27. Bönnemann, H.; Brijoux, W.; Joußen, T. Angew. Chem. 1990, 102, 324-326. doi:10.1002/ange.19901020327
28. Bönnemann, H.; Brijoux, W. Catalytically Active Metal Powders and Colloids. In Active metals: preparation, characterization, applications; Fürstner, A., Ed.; VCH: Weinheim, Germany, 1996; pp 339-379. doi:10.1002/9783527615179.ch09
29. Entel, P.; Gruner, M. E. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 064228. doi:10.1088/0953-8984/21/6/064228
30. Wojczykowski, K. Untersuchungen zur Synthese und Stabilisierung metallischer Nanopartikel. Ph.D. Thesis, Universität Bielefeld, Germany, 2006.
31. Sun, S. Adv. Mater. 2006, 18, 393-403. doi:10.1002/adma.200501464
32. Asaduzzaman, A.; Springborg, M. Phys. Rev. B 2006, 74, 165406. doi:10.1103/PhysRevB.74.165406
33. Chimentao, R. J.; Cota, I.; Dafinov, A.; Medina, F.; Sueras, J. E.; de la Fuenta, J. L.; Cesteros, Y.; Salagre, P. J. Mater. Res. 2006, 21, 105-111. doi:10.1557/jmr.2006.0014
34. Park, J. I.; Cheon, J. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5743-5746. doi:10.1021/ja0156340
35. Yasuda, H.; Mitsuishi, K.; Mori, H. Phys. Rev. B 2001, 64, 094101. doi:10.1103/PhysRevB.64.094101
36. Cheng, G.; Hight Walker, A. R. J. Magn. Magn. Mater. 2007, 311, 31-35. doi:10.1016/j.jmmm.2006.11.164
37. Seo, W. S.; Lee, J. H.; Sun, X.; Suzuki, Y.; Mann, D.; Liu, Z.; Terashima, M.; Yang, P. C.; McConnell, M. V.; Nishimura, D. G.; Dai, H. Nat. Mater. 2006, 5, 971-976. doi:10.1038/nmat1775
38. Wang, D.; He, J.; Rosenzweig, N.; Rosenzweig, Z. Nano Lett. 2004, 4, 409-413. doi:10.1021/nl035010n
39. Batlle, X.; Labarta, A. J. Phys. D: Appl. Phys. 2002, 35, R15. doi:10.1088/0022-3727/35/6/201
40. Sorensen, C. M. In Nanoscale Materials in Chemistry; Klabunde, K. J., Ed.; Wiley: New York, 2001.
41. Bayati, M.; Patoka, P.; Giersig, M.; Savinova, R. Langmuir 2010, 26, 3549-3554. doi:10.1021/la904287t
42. Murray, C. B.; Sun, S.; Gaschler, W.; Doyle, H.; Betley, T. A.; Kagan, C. R. IBM J. Res. Dev. 2001, 45, 47-56. doi:10.1147/rd.451.0047
43. Sun, S.; Murray, C.; Weller, D.; Folks, L.; Moser, A. Science 2000, 287, 1989-1992. doi:10.1126/science.287.5460.1989
44. Boyen, H.-G.; Fauth, K.; Stahl, B.; Ziemann, P.; Kästle, G.; Weigl, F.; Banhart, F.; Hessler, M.; Schütz, G.; Gajbhiye, N. S.; Ellrich, J.; Hahn, H.; Büttner, M.; Garnier, M. G.; Oelhafen, P. Adv. Mater. 2005, 17, 574-578. doi:10.1002/adma.200400748
45. Yang, H.; Sheng, C. M.; Su, Y. K.; Yang, T. Z.; Gao, H. J.; Wang, Y. G. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 4729. doi:10.1063/1.1586481
46. Gao, Y.; Bao, Y.; Beermann, M.; Yasuhara, A.; Shindo, D.; Krishnan, K. M. Appl. Phys. Lett. 2004, 86, 3361. doi:10.1063/1.1723687
47. Petit, C.; Taleb, A.; Pileni, M. P. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1805-1810. doi:10.1021/jp982755m
48. Desvaux, C.; Amiens, C.; Fejes, P.; Renaud, P.; Respaud, M.; Lecante, P.; Snoeck, E.; Chaudret, B. Nat. Mater. 2005, 4, 750-753. doi:10.1038/nmat1480
49. Richardi, J.; Pileni, M.-P. Self-Organization of Magnetic Nanocrystals at the Mesoscopic Scale: Example of Liquid-Gas Transitions. In Nanocrystals Forming Mesoscopic Structures; Pileni, M.-P., Ed.; Wiley-VCH, 2005; pp 75-87.
50. Korgel, B.; Fullam, S.; Connolly, S.; Fitzmaurice, D. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8379-8388. doi:10.1021/jp981598o
51. Ohara, P. C.; Leff, D. V.; Heath, J. R.; Gelbart, W. M. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 3466-3469. doi:10.1103/PhysRevLett.75.3466
52. Motte, L.; Courty, A.; Ngo, A.-T.; Lisiecki, I.; Pileni, M.-P. Self Organization of Inorganic Nanocrystals. In Nanocrystals Forming Mesoscopic Structures; Pileni, M.-P., Ed.; Wiley-VCH, 2005; pp 1-31.
53. Min, Y.; Akbulut, M.; Kristiansen, K.; Golan, Y.; Isrealachvili, X. Nat. Mater. 2008, 7, 527-538. doi:10.1038/nmat2206
54. de Gennes, P. G. Adv. Colloid Interface Sci. 1987, 27, 189-209. doi:10.1016/0001-8686(87)85003-0
55. Ghazali, A.; Levy, J. Phys. Rev. B 2003, 67, 064409. doi:10.1103/PhysRevB.67.064409
56. Levesque, D.; Weis, J. J. Phys. Rev. E 1994, 49, 5131-5140. doi:10.1103/PhysRevE.49.5131
57. Carpick, R. W.; Agrait, N.; Ogletree, F.; Salmeron, M. Langmuir 1996, 12, 3334-3340. doi:10.1021/la9509007
58. Landmann, U.; Luedtke, W. D.; Burnham, N. A.; Colton, R. J. Science 1990, 248, 454-461. doi:10.1126/science.248.4954.454
59. Ennen, I.; Höink, V.; Weddemann, A.; Hütten, A.; Schmalhorst, J.; Reiss, G.; Waltenberg, C.; Jutzi, P.; Weis, T.; Engel, D.; Ehresmann, A. J. Appl. Phys. 2007, 102, 013910. doi:10.1063/1.2752146
60. Bao, Y.; Beerman, M.; Krishnan, K. M. J. Magn. Magn. Mater 2004, 272-276 (Suppl. 1), E1367-E1368. doi:10.1016/j.jmmm.2003.12.219
61. Gao, Y.; Bao, Y.; Pakhomov, A.; Shindo, D.; Krishnan, K. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 137205. doi:10.1103/PhysRevLett.96.137205
62. Jackson, J. D. Classical electrodynamics, 2nd ed.; Wiley: New York, 1975.
63. Julliere, M. Phys. Lett. A 1975, 54, 225-226. doi:10.1016/0375-9601(75)90174-7
64. Schepper, W.; Schotter, J.; Brückl, H.; Reiss, G. J. Biotechnol. 2004, 112, 35-46. doi:10.1016/j.jbiotec.2004.04.032
65. Albon, C.; Weddemann, A.; Auge, A.; Rott, K.; Hütten, A. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 023101. doi:10.1063/1.3179241
66. Weddemann, A.; Auge, A.; Albon, C.; Wittbracht, F.; Hütten, A. New J. Phys. 2009, 11, 113027. doi:10.1088/1367-2630/11/11/113027
67. Kodama, R. H. J. Magn. Magn. Mater. 1999, 200, 359-372. doi:10.1016/S0304-8853(99)00347-9
68. Wang, S. X.; Li, G. IEEE Trans. Magn. 2008, 44, 1687-1702. doi:10.1109/TMAG.2008.920962
69. Laroze, D.; Vargas, P.; Cortez, C.; Gutierrez, G. J. Magn. Magn. Mater. 2009, 320, 1440-1448. doi:10.1016/j.jmmm.2007.12.010
70. Weddemann, A.; Auge, A.; Kappe, D.; Wittbracht, F.; Hütten, A. J. Magn. Magn. Mater. 2010, 322, 643-646. doi:10.1016/j.jmmm.2009.10.031
71. Schaller, V.; Wahnström, G.; Sanz-Velasco, A.; Enoksson, P.; Johansson, P. J. Magn. Magn. Mater. 2009, 321, 1400-1404. doi:10.1016/j.jmmm.2009.02.047
72. Xiao, J. Q.; Jiang, J. S.; Chien, C. L. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 3749-3752. doi:10.1103/PhysRevLett.68.3749
73. Berkowitz, A. E.; Mitchell, J. R.; Carey, M. J.; Young, A. P.; Zhang, S.; Spada, F. E.; Parker, F. T.; Hütten, A.; Thomas, G. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 3745-3748. doi:10.1103/PhysRevLett.68.3745
74. Milner, A.; Gerber, A.; Groisman, B.; Karpovsky, M.; Gladkikh, A. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 475-478. doi:10.1103/PhysRevLett.76.475
75. Wang, J. Q.; Dao, N.; Kim, N. H.; Whittenburg, S. L. J. Appl. Phys. 2004, 95, 6762. doi:10.1063/1.1664171
76. Mebed, A. M.; Howe, J. M. J. Appl. Phys. 2006, 100, 074310. doi:10.1063/1.2354419
77. Chen, Y. Y.; Ding, J.; Si, L.; Cheung, W. Y.; Wong, S. P.; Wilson, I. H.; Suzuki, T. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2001, 73, 103-106. doi:10.1007/s003390100524
78. Chien, C. L.; Xiao, J. Q.; Jiang, J. S. J. Appl. Phys. 1993, 73, 5309. doi:10.1063/1.353765
79. Dupuis, V.; Tuaillon, J.; Prevel, B.; Perez, A.; Melinon, P.; Guiraud, G.; Parent, F.; Steren, L. B.; Morel, R.; Barthelemy, A.; Fert, A.; Mangin, S.; Thomas, L.; Wernsdorfer, W.; Barbara, B. J. Magn. Magn. Mater. 1997, 165, 42-45. doi:10.1016/S0304-8853(96)00469-6
80. Holdenried, M.; Hackenbroich, B.; Micklitz, H. J. Magn. Magn. Mater. 2001, 231, 13-19. doi:10.1016/S0304-8853(01)00143-3
81. Rubin, S.; Holdenried, M.; Micklitz, H. J. Magn. Magn. Mater. 1999, 203, 97-99. doi:10.1016/S0304-8853(99)00200-0
82. Weddemann, A.; Albon, C.; Auge, A.; Wittbracht, F.; Hedwig, P.; Akemeier, D.; Rott, K.; Meißner, D.; Jutzi, P.; Hütten, A. Biosens. Bioelectron., in press. doi:10.1016/j.bios.2010.06.031
83. Landau, L. D.; Lifshitz, E. Phys. Z. Sowjetunion 1935, 8, 153-169.
84. Kronmüller, H.; Parkin, S., Eds. Handbook of Magnetism and Advanced Materials; Wiley: New York, 2007; Vol. 2.
85. Weddemann, A.; Auge, A.; Albon, C.; Wittbracht, F.; Hütten, A. J. Appl. Phys. 2010, 107, 104314. doi:10.1063/1.3427549
86. Wiser, N. J. Magn. Magn. Mater. 1996, 159, 119-124. doi:10.1016/0304-8853(95)00613-3
87. Altbir, D.; d'Albuquerque e Castro, J.; Vargas, P. Phys. Rev. B 1996, 54, R6823-R6826. doi:10.1103/PhysRevB.54.R6823