低维镍基磁性纳米金属因其独特的磁、电性质近年来一直是凝聚态物理和材料科学领域的重要研究热点之一,也是新一代磁电多功能器件的重要组成元件。它们不仅具有颗粒型磁性纳米材料特殊的物理效应,还有薄膜型纳米材料明显的界面效应,能够有效克服超顺磁临界尺寸限制。因此,其有望在硬盘驱动器、高密度磁记录存储器、磁随机存储器、磁场传感器、催化以及生物医学领域得到广泛应用。随着半导体加工技术的快速发展,磁电子器件的基本结构单元已经达到纳米量级,尺寸效应已经开始明显影响其各个方面的物理性质,在原子尺度上深入认识和揭示低维磁结构的磁学性质和磁性调控机理具有重要的科学意义和应用价值。在本论文中,我们利用化学和物理的方法分别制备了Au-Ni、Cu-Ni金属纳米颗粒和Au/Ni、Cu/Ni多层膜,在原子尺度下,利用高分辨球差校正透射电镜从磁性纳米颗粒和磁性多层膜两个维度研究低维镍基磁性纳米金属的磁学性质。本论文的研究结果概括如下:(1)利用球差校正透射电镜首次对Au-Ni异质结纳米颗粒的交换偏置机制进行了原子尺度的探索。单分散Au-Ni异质结纳米颗粒通过高温有机液相法制备得到。形貌表征证明每个纳米颗粒均为异质结构。在温度为2 K、外场为2.5 T条件下利用SQUID测得Au-Ni异质结纳米颗粒具有31 Oe的弱交换偏置场。为解释产生交换偏置效应的原因,我们利用高分辨球差校正透射电镜从原子尺度对其界面进行表征,结果发现界面处存在相互扩散。在温度为2 K时,扩散到Au部分的Ni与Au形成的稀磁合金为类自旋玻璃态,类自旋玻璃与铁磁层Ni耦合产生交换偏置效应。(2)从原子尺度研究Cu在Cu-Ni合金纳米颗粒中对Ni磁学性能的影响。单分散Cu-Ni合金纳米颗粒也是利用高温有机液相法制备得来。形貌表征发现Cu-Ni合金纳米颗粒形成核壳结构,同时其核和壳层均为Cu-Ni合金。在温度为2 K的条件下利用SQUID测得Cu-Ni合金纳米颗粒没有产生交换偏置效应,为解释其原因,我们对核壳的含量进行分析,发现核和壳层都是富Ni,在温度为2K时具有铁磁性,未能形成铁磁/反铁磁界面或者类似界面,导致该合金纳米颗粒未产生交换偏置效应。(3)磁性多层膜中,从原子尺度研究Au和Cu对铁磁材料Ni磁性的影响。利用磁控溅射制备不同厚度Ni层的Au/Ni和Cu/Ni多层膜。在室温和70 K条件下利用VSM和SQUID分别对Au/Ni和Cu/Ni多层膜进行磁性测量,并结合电镜数据进行分析。结果表明,温度为70 K时,Au层与Ni层之间的界面效应未能使Au/Ni多层膜产生交换偏置效应,Cu层与Ni层之间的界面效应也未能使Cu/Ni多层膜产生交换偏置效应。