By studying the magnetic behavior of self-assembled Co islands on a single-crystal metal surface, Pt(111), we show how the magnetic anisotropy evolves from isolated atoms to monolayer islands and films. Single Co adatoms are found to have a giant magnetocrystalline anisotropy energy of   arising from the combination of partly preserved orbital moments   and strong spin-orbit coupling induced by the Pt substrate. Combined scanning tunneling microscopy and X-ray magnetic circular dichroism experiments performed for differently sized small two-dimensional Co islands establish a clear connection between   and  , both quantities decrease sharply with the lateral coordination of the magnetic atoms. In accordance with this, Kerr magnetometry experiments, again performed in conjunction with scanning tunneling microscopy, reveal that the anisotropy energy of large two-dimensional Co islands is almost entirely determined by the relatively low number of perimeter atoms, having  . These results confirm theoretical predictions and are of fundamental value the understanding of how the magnetic anisotropy develops in finite-size magnetic particles. Identification of the role of perimeter and surface atoms opens up new opportunities for engineering the anisotropy and the moment of a magnetic nanostructure. To cite this article: P. Gambardella et al., C. R. Physique 6 (2005).

En étudiant les propriétés magnétiques de particules de Co auto assemblées sur une surface dʼorientation (111) dʼun monocristal de Pt, nous montrons comment lʼanisotropie magnétique évolue de lʼatome isolé aux îlots monocouches et aux films ultraminces. Nous trouvons que les atomes de Co isolés adsorbés en surface ont une énergie dʼanisotropie magnétocrystalline de   provenant de la combinaison dʼun moment orbital conservé   et dʼun fort couplage spin-orbite induit par le substrat de Pt. Des expériences combinées de microscopie à effet tunnel et de dichroïsme circulaire magnétique à rayons X, effectués sur des îlots de Co de petit taille établissent une connexion claire entre   et  , chacune de ces quantités décroissant rapidement avec la coordination latérale des atomes magnétiques. En conformité avec ceci, nous trouvons en employant la magnétométrie par effet Kerr et le microscope à effet tunnel que lʼénergie dʼanisotropie de grands îlots bidimensionnels de Co est presque entièrement déterminée par le nombre relativement faible dʼatomes au périmètre, ayant  . Ces résultats confirment les prédictions théoriques et sont dʼun intérêt fondamental pour comprendre comment lʼanisotropie magnétique se développe dans les particules magnétiques de taille finie. Lʼidentification du rôle des atomes au périmètre et des atomes de surface ouvre de nouvelles opportunités pour lʼingénierie de lʼanisotropie et du moment de nanostructures magnétiques. Pour citer cet article : P. Gambardella et al., C. R. Physique 6 (2005).