In giant magnetoresistance (GMR) or tunneling magnetoresistance (TMR) materials, the transport properties rely on the related spin configurations, i.e., the parallel spin configuration in both magnetic layers is responsible for the lower resistivity state while the antiparallel spin configuration between them exhibit the higher resistivity state. However, the magnetic materials in realistic do not align completely in one direction; they exhibit magnetic domains to reduce the dipolar interaction instead. It is thus crucial to investigate in detailed about how the magnetic domain evolution influences the magnetoresistance in GMR or TMR materials. So, Photoemission Electron Microscopy (PEEM) and Kerr microscope are very good tools for us to study the magnetic domain in local area. The in-situ preparation Mn/Ag wedge/Fe(100) ultrathin films are measured by Auger electron spectroscopy (AES), low energy electron diffraction (LEED), medium energy electron diffraction (MEED), and photoemission electron microscope (PEEM) in an ultrahigh vacuum chamber. The preparation Ti/Fe/Ti/SiO2/Si(100) thin films are performed in an ultrahigh vacuum chamber and then are measured by Kerr Microscopy in air. By observing the evolution of magnetic domain, we can know more the detailed information on magnetism microscopically and the correlation between the magnetic properties and electric transport properties.

À l'échelle nanométrique, les particules métalliques présentent de nouvelles propriétés optiques liées au phénomène de résonance plasmon de surface. Une résonance plasmon est une oscillation collective et cohérente des électrons de conduction à la surface d'une nanoparticule métallique sous l'influence d'un champ électromagnétique extérieur. La longueur d'onde de cette résonance ainsi que la distribution spatiale du champ électromagnétique associé dépendent des caractéristiques de la nanoparticule (taille, forme et nature chimique), du milieu diélectrique hôte et de la géométrie d'illumination. L’excitation de plasmons de surface génère des champs électromagnétiques locaux de fortes intensités, localisés en des points spécifiques de la nanoparticule, appelés «points chauds». La lumière est ainsi miniaturisée et confinée dans des espaces de taille sub-longueur d’onde (<20nm). La possibilité de produire et de contrôler ces points chauds augure d'importantes réalisations dans un large éventail de domaines d'applications allant des technologies de l'information aux énergies renouvelables, tout en passant par la biomédecine. Ce travail de thèse met en évidence la possibilité de générer et de manipuler des points chauds au niveau de structures de taille nanométrique par effet de la géométrie de la nanostructure métallique ou bien de la configuration et de la longueur d’onde de la lumière excitatrice. L’objectif est de manipuler la lumière à petite échelle afin de contribuer au développement de nouvelles technologies d’origine plasmonique. A cet égard, les réponses optiques de nano-objets métalliques de différentes géométries et tailles, pris individuellement : cube, prisme… ou en groupes: dimère, chaîne… sont étudiées par microscopie de photoémission d'électrons PEEM (PhotoEmission Electron Microscopy), une technique de cartographie haute résolution (20 nm), non intrusive, permettant un adressage sélectif des modes plasmons.Par ailleurs et également dans le cadre de ce travail, une méthode analytique de description du champ proche optique, basée sur la théorie des groupes, a été développée. Cette méthode permet de prédire et d’interpréter en quelques minutes le comportement plasmonique d’une particule à 2D ou 3D, de symétrie finie ou non, seules ou en dimères, à partir des symétries de l’objet et du champ excitateur. En complément, des simulations numériques par la méthode des éléments frontières BEM (Boundary Element Method) ont été effectuées. / At nanometer scale, the metallic particles exhibit new optical properties related to the surface plasmon resonance phenomenon. A plasmon resonance is a collective and coherent oscillation of the conduction electrons at a metallic nanoparticle surface under an external electromagnetic field. The resonance wavelength and the spatial distribution of the associated electromagnetic field depend on the nanoparticle characteristics (size, shape and chemical nature), the surrounding dielectric medium and the illumination geometry.The excitation of surface plasmons generates local electromagnetic fields of high intensity located at specific points of the nanoparticle called "hot spots". The light is miniaturized and confined in sub-wavelength areas (<20 nm). The ability to produce and control hot spots holds great promise for a large range of applications from information technology to renewable energies and biomedicine. This thesis highlights the possibility of generating and manipulating hot spots in nanostructures throughout the particle geometry or/and the configuration and wavelength of the exciting light. To do this, the optical response of various metallic nano-objects of different geometries and sizes, taken individually: cube, prism ... or in groups: dimer, chain ... are studied by PhotoEmission Electron Microscopy (PEEM), a non-intrusive and high resolution (20 nm) mapping technique allowing a selective addressing of plasmons modes. In addition to this experimental investigation, the search for a specific optical near-field distribution is also carried out using group theory. We developed an original theoretical method allowing to predict in a few minutes the plasmonic response of a 2D or 3D particle, of finite or infinite symmetry, alone or in dimer, from the object and exciting field symmetries. In parallel, numerical simulations using the Boundary Element Method (BEM) have been carried out.

Langmuir-Blodgett (LB) organic monomolecular (monolayer) films containing fatty acids and their perfluorinated counterparts separate into phases under certain conditions. These perfluorinated surfactant containing mixed-phase systems have been shown to exhibit many favourable attributes in comparison to non- perfluorinated surfactant monolayers. In this thesis project, two of these films were investigated. One film is a 2:1 ratio mixture of arachidic acid (C19H39COOH AA) to perfluorotetradecanoic acid (C13F27COOH PA), which phase-separates into hexagonal domains ~6 ìm large (2:1 ratio of AA to PA 2AA1PA). The other film is a 2:1 mixture of stearic acid (C17H35COOH - SA) to PA, which phase-separates into linear domains ~300 nm wide (2:1 ratio of SA to PA 2SA1PA).<p> Through the use of atomic force microscopy (AFM), and various synchrotron photoemission electron microscopy-based (PEEM) techniques, the films were characterized. As properties such as molecular organization, and dispersion of the molecules in the film, affect film function, it is necessary to use a variety of techniques to better understand order and composition in the films.<p> First, the well-known and previously-studied film, 2AA1PA, was used to better understand contrast mechanisms in the energy filtered x-ray photoemission electron microscope (X-PEEM) at the CLS. Through the use of techniques such as secondary electron emission microscopy (SEEM), ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS), and x-ray linear dichroism microscopy (XLDM), the effects of secondary electrons, valence character, and polarization dependence were studied so as to better understand their contribution to contrast in energy-filtered PEEM-based spectromicroscopy.<p> Second, the composition and organization of a novel system (2SA1PA), was characterized using traditional near-edge x-ray absorption fine-structure (NEXAFS) spectroscopy. As the size of the domains in the 2SA1PA system are below the spatial resolution limit of PEEM spectromicroscopy, methods involving selective phase dissolution, and spectrum subtraction, were used to acquire phase composition and molecular order information.<p> The high lateral and vertical spatial resolution of AFM allowed physical imaging and confirmation of sample structure, as well as very accurate domain height determination. X-PEEM supplements this with chemical sensitivity using high spatial resolution spectromicroscopy. Therefore, using AFM and X-PEEM as complimentary techniques, it is possible to physically and chemically characterize phase-separated monolayer films.

Langmuir-Blodgett (LB) organic monomolecular (monolayer) films containing fatty acids and their perfluorinated counterparts separate into phases under certain conditions. These perfluorinated surfactant containing mixed-phase systems have been shown to exhibit many favourable attributes in comparison to non- perfluorinated surfactant monolayers. In this thesis project, two of these films were investigated. One film is a 2:1 ratio mixture of arachidic acid (C19H39COOH AA) to perfluorotetradecanoic acid (C13F27COOH PA), which phase-separates into hexagonal domains ~6 ìm large (2:1 ratio of AA to PA 2AA1PA). The other film is a 2:1 mixture of stearic acid (C17H35COOH - SA) to PA, which phase-separates into linear domains ~300 nm wide (2:1 ratio of SA to PA 2SA1PA).<p> Through the use of atomic force microscopy (AFM), and various synchrotron photoemission electron microscopy-based (PEEM) techniques, the films were characterized. As properties such as molecular organization, and dispersion of the molecules in the film, affect film function, it is necessary to use a variety of techniques to better understand order and composition in the films.<p> First, the well-known and previously-studied film, 2AA1PA, was used to better understand contrast mechanisms in the energy filtered x-ray photoemission electron microscope (X-PEEM) at the CLS. Through the use of techniques such as secondary electron emission microscopy (SEEM), ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS), and x-ray linear dichroism microscopy (XLDM), the effects of secondary electrons, valence character, and polarization dependence were studied so as to better understand their contribution to contrast in energy-filtered PEEM-based spectromicroscopy.<p> Second, the composition and organization of a novel system (2SA1PA), was characterized using traditional near-edge x-ray absorption fine-structure (NEXAFS) spectroscopy. As the size of the domains in the 2SA1PA system are below the spatial resolution limit of PEEM spectromicroscopy, methods involving selective phase dissolution, and spectrum subtraction, were used to acquire phase composition and molecular order information.<p> The high lateral and vertical spatial resolution of AFM allowed physical imaging and confirmation of sample structure, as well as very accurate domain height determination. X-PEEM supplements this with chemical sensitivity using high spatial resolution spectromicroscopy. Therefore, using AFM and X-PEEM as complimentary techniques, it is possible to physically and chemically characterize phase-separated monolayer films.

In der vorliegenden Dissertation werden Dünnschichten des Oberflächenproteins (Surface (S)-Layer) des Bacillus sphaericus NCTC 9602 auf einem SiOx-Substrat mittels Photoemission (PE) und Röntgenabsorptionsspektroskopie untersucht. Sowohl die PE-Daten als auch die Nahkantenabsorptionsspektren (NEXAFS) sind in qualitativer und quantitativer Übereinstimmung mit der erwarteten elektronischen Struktur des S-Layers, was auf eine weitgehende Stabilität des Systems gegenüber den Messbedingungen (Vakuum, Röntgenstrahlung) hindeutet. Mittels resonanter Photoemission war es möglich, die einzelnen Valenzbandstrukturen individuellen chemischen Bindungen zuzuordnen. Aus dem Vergleich der Intensitäten von Participator- und Spectator- Übergängen konnte ferner die Zeitskala für Elektronenhüpfprozesse innerhalb des LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital, niedrigstes unbesetztes Molekülorbital) zu 100 fs abgeschätzt werden, was in guter Übereinstimmung mit einem in der Literatur vorgeschlagenen, auf Drehschwingungen basierenden Transportmechanismus ist. Der S-Layer wurde im folgenden als Templat für die Erzeugung von Metallclustern genutzt, die sich bei physikalischer Deposition reiner Metalle (Ag, Co) ausbilden. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass sich im Fall nominaler Silberbedeckungen im Monolagenbereich Cluster von der Größe einiger nm bilden, die sich auf einem quadratischen Übergitter mit einer Kantenlänge von 14 nm anordnen. Die spektroskopischen Daten weisen die Sauerstoffatome der Peptidketten als wahrscheinlichste Adsorptionsplätze aus. Während die Ag-Cluster sich weitgehend nicht-reaktiv verhalten, zeigen Co-Cluster deutlich stärkere Wechselwirkung mit dem Templat. Unter Nutzung eines im NEXAFS-Mode betriebenen Photoelektronenmikroskops (PEEM) wurde schließlich die Schädigung reiner und Cluster bedeckter S-Layer bei intensiver Röntgenbestrahlung untersucht. Die Schädigung ist im Fall der Clusterbedeckung deutlich niedriger als bei reinen Oberflächen. Ein nur auf Abschattung des Templats durch die Cluster beruhendes Modell beschreibt die spektroskopischen Daten jedoch nicht zufriedenstellend. Vielmehr müssen Schädigungen des Templats durch Elektronen, die infolge Röntgenabsorption innerhalb der Cluster generiert werden, mit berücksichtigt werden.

Cette thèse explore les domaines magnétiques et les parois de domaine (PD), dans des nanotubes (NTs) métalliques ferromagnétiques individuels (diamètres 50-400 nm) au moyen de microscopies magnétiques et de modélisation numérique. Le travail a bénéficié d’une collaboration internationale avec TU Darmstadt (synthèse), les synchrotrons Elettra et Soleil ainsi que CNRS CEMES (imagerie magnétique). En utilisant des méthodes électrochimiques et des gabarits nanoporeux, nous avons fabriqué des NTs de Ni, NiCo, CoNiB et NiFeB ainsi que des éléments fil-tube de Ni. Pour l’imagerie, nous utilisons principalement le dichroïsme circulaire magnétique de rayons X associé à la microscopie à emission de photoelectrons (XMCD-PEEM). Nous avons réalisé les premières images microscopiques de domaines magnétiques dans les NTs. Dans des tubes CoNiB longs (30µm), nous avons observé un grand nombre de domaines azimutaux séparés par des PD très étroites. Cela contraste avec la littérature et les expériences récentes où seuls des domaines axiaux apparaissent pour une géométrie similaire. Par recuit, en changeant la composition chimique ou simplement en diminuant le diamètre des NTs, nous avons également pu obtenir les domaines axiaux – préparation des domaines presque à la carte. Nous avons démontré le renversement des domaines axiaux et azimutaux avec un champ magnétique. En vue d’ouvrir la voie à des tubes multicouches - un équivalent de films plats multicouches qui forment une brique basique de spintronique actuelle, nous avons obtenu deux couches magnétiques découplées par un intercalaire d’oxyde. Ces structures et leurs imagerie ouvrent la voie à la spintronique 3D basée sur des réseaux de tubes verticaux. / This thesis explores magnetic configurations, namely magnetic domains and domain walls (DWs) in single ferromagnetic metallic nanotubes (diameters 50–400nm) by means of magnetic microscopies and numerical modelling. The work benefited from international collaboration with TU Darmstadt (synthesis), synchrotrons Elettra and Soleil as well as CNRS CEMES (magnetic imaging). Using electrochemical methods and nanoporous templates, we could fabricate Ni, NiCo, CoNiB, and NiFeB nanotubes as well as Ni wire-tube elements. For the imaging, we relied mainly on X-ray Magnetic Circular Dichroism coupled with PhotoEmission Electron Microscopy (XMCD-PEEM). We show the first experimental microscopy images of magnetic domains in metallic nanotubes. In long (30µm) CoNiB tubes, we observed many azimuthal (flux-closure) magnetic domains separated by very narrow DWs. This is in contrast with literature and recent experiments where only axial domains appeared for similar geometry. By annealing, changing the chemical composition or just decreasing the nanotube diameter we could obtain also the axial domains. Therefore, tubes are versatile as magnetic domains can be prepared almost à la carte. We demonstrated switching of both axial and azimuthal domains with a magnetic field. We imaged also multilayered tubes – an equivalent of multilayered flat films that form a basic brick of current spintronics. We obtained two magnetic layers (exchange-) decoupled by an oxide spacer. Such a first-of-its-kind structure and its imaging paves the way towards 3D spintronics and magnetism based on vertical arrays of tubes.

À la surface ou à l’interface d’un matériau ferroélectrique, la polarisation peut être déstabilisée voire même annulée par le champ dépolarisation qui résulte de charges de polarisation non compensées. En l’absence de mécanismes d’écrantage extrinsèques (adsorbats, électrodes) ou intrinsèques (défauts, dopants), l’ordonnancement en domaines est le moyen le plus naturel dont un système a recourt pour rester ferroélectrique et minimiser son énergie électrostatique. Cette thèse se concentre sur l’étude de la stabilité de multiples configurations en domaines, ainsi que de la façon dont elle dépend de facteurs géométriques, chimiques et élastiques, à la surface du BaTiO3(001).Des calculs ab initio, fondés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, ont été menés pour éclaircir l’influence de la terminaison de surface, de la contrainte parallèle à la surface, de l’épaisseur du système et de la taille des domaines sur la polarisation de différentes phases ferroélectriques dans des couches ultraminces. L’effet de lacunes d’oxygène en surface sur la polarisation et sur la structure électronique a aussi été étudié. La microscopie d’électrons lents (LEEM) et la microscopie d’électrons photoémis (PEEM) ont été utilisées pour étudier les propriétés de la polarisation à la surface de monocristaux de BaTiO3 réduit, afin d’examiner l’influence des lacunes d’oxygène sur la polarisation ferroélectrique par une approche expérimentale, renforçant ainsi les résultats de calculs. / At a surface or interface of a ferroelectric material, the polarization can be destabilized and even suppressed by the depolarizing field which arises from uncompensated polarization charge. In the absence of external (adsorbates, electrodes) or internal (defects, dopants) screening mechanisms, domain ordering is the most natural way for a system to remain ferroelectric and minimize its electrostatic energy. This thesis focuses on the study of the stability of various possible domain configurations, and on how it depends and interplays on size, chemical and elastic factors, at the (001) surface of BaTiO3.First-principles calculations, based on density functional theory, have been performed to enlighten the influence of surface terminations, in-plane strain, system thickness and domain size in ultrathin films on the polarization in different ferroelectric phases. The effect of surface oxygen vacancies on the polarization and electronic structure has also been investigated. Low Energy electron microscopy (LEEM) and photoemission electron microscopy (PEEM) have been used to study the surface properties of ferroelectric polarization in reduced BaTiO3 single crystals, allowing to address the influence of oxygen vacancies on the ferroelectric polarization from experimental approaches, supporting the calculations results.

In der vorliegenden Dissertation werden Dünnschichten des Oberflächenproteins (Surface (S)-Layer) des Bacillus sphaericus NCTC 9602 auf einem SiOx-Substrat mittels Photoemission (PE) und Röntgenabsorptionsspektroskopie untersucht. Sowohl die PE-Daten als auch die Nahkantenabsorptionsspektren (NEXAFS) sind in qualitativer und quantitativer Übereinstimmung mit der erwarteten elektronischen Struktur des S-Layers, was auf eine weitgehende Stabilität des Systems gegenüber den Messbedingungen (Vakuum, Röntgenstrahlung) hindeutet. Mittels resonanter Photoemission war es möglich, die einzelnen Valenzbandstrukturen individuellen chemischen Bindungen zuzuordnen. Aus dem Vergleich der Intensitäten von Participator- und Spectator- Übergängen konnte ferner die Zeitskala für Elektronenhüpfprozesse innerhalb des LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital, niedrigstes unbesetztes Molekülorbital) zu 100 fs abgeschätzt werden, was in guter Übereinstimmung mit einem in der Literatur vorgeschlagenen, auf Drehschwingungen basierenden Transportmechanismus ist. Der S-Layer wurde im folgenden als Templat für die Erzeugung von Metallclustern genutzt, die sich bei physikalischer Deposition reiner Metalle (Ag, Co) ausbilden. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass sich im Fall nominaler Silberbedeckungen im Monolagenbereich Cluster von der Größe einiger nm bilden, die sich auf einem quadratischen Übergitter mit einer Kantenlänge von 14 nm anordnen. Die spektroskopischen Daten weisen die Sauerstoffatome der Peptidketten als wahrscheinlichste Adsorptionsplätze aus. Während die Ag-Cluster sich weitgehend nicht-reaktiv verhalten, zeigen Co-Cluster deutlich stärkere Wechselwirkung mit dem Templat. Unter Nutzung eines im NEXAFS-Mode betriebenen Photoelektronenmikroskops (PEEM) wurde schließlich die Schädigung reiner und Cluster bedeckter S-Layer bei intensiver Röntgenbestrahlung untersucht. Die Schädigung ist im Fall der Clusterbedeckung deutlich niedriger als bei reinen Oberflächen. Ein nur auf Abschattung des Templats durch die Cluster beruhendes Modell beschreibt die spektroskopischen Daten jedoch nicht zufriedenstellend. Vielmehr müssen Schädigungen des Templats durch Elektronen, die infolge Röntgenabsorption innerhalb der Cluster generiert werden, mit berücksichtigt werden.:1. Einführung 3 2. Theoretische Grundlagen der Messmethoden 7 2.1 Photoelektronenspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1.1 Wirkungsquerschnitt der Photoionisation . . . . . . . . . . . . 13 2.1.2 Valenzbandspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.3 Rumpfniveauspektroskopie und Rumpfniveauverschiebung . . 15 2.1.4 Nahkantenabsorptionsspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1.5 Resonante Photoemission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2 Elektronenmikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3 Photoelektronenmikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3. Bakterielle Oberflächenproteine 29 3.1 Aufbau und Struktur der S-Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.2 Reassemblierung von Bacillus sphaericus NCTC 9602 . . . . . . . . . . 32 4. Experimentelle Details und Probenpräparation 37 4.1 Aufbau der Ultrahochvakuumapparaturen . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.1.1 Deutsch-Russisches-Strahlrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.1.2 PEEM-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.2 Probenpräparation und Durchführung der Metallisierung . . . . . . . 41 5. Elektronische Struktur des S-Layers 43 5.1 Rumpfniveauspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5.2 Valenzbandspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.3 Lateral integrierte NEXAFS-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . 51 5.3.1 Das C 1s-NEXAFS-Spektrum des S-Layers . . . . . . . . . . . 52 5.3.2 Das N 1s- und O 1s-NEXAFS-Spektrum des S-Layers . . . . . 53 5.4 Lateral aufgelöste NEXAFS-Spektroskopie - PEEM Studien . . . . . 56 5.4.1 C 1s-, O 1s- und N 1s-NEXAFS-Messungen . . . . . . . . . . 60 2 Inhaltsverzeichnis 5.5 Resonante Photoemission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.5.1 Einfluss der Seitenketten auf elektronische Struktur . . . . . . 63 6. Strahlenschäden an Biomolekülen 66 6.1 Einfluss von Röntgenstrahlung auf das Oberflächenprotein . . . . . . 67 7. Ladungstransport in Proteinen 80 7.1 Ladungslokalisierung im Biomolekül . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 8. Protein-Metall Hybridstrukturen und deren Synthese auf S-Layern 92 8.1 Protein-Silber Hybridstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8.1.1 Rumpfniveauspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8.1.2 PEEM - Studie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 8.1.3 Elektronische Struktur der Silber-Nanopartikel . . . . . . . . . 102 8.1.4 TEM-Studien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 8.2 Protein-Cobalt Hybridstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 8.2.1 Vergleichende PEEM-Studie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 8.3 Strahlenschäden an Protein-Metall Hybridstrukturen . . . . . . . . . .114 8.3.1 Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 9. Zusammenfassung 119 A Anhang 121 A1 Anbindung von Metallatomen an eine Peptidkette . . . . . . . . . . . 121 Abbildungsverzeichnis 122 Tabellenverzeichnis 129 Literaturverzeichnis 133 Danksagung 141

The magnetic and structural properties of nano magnet arrays and ferromagnetic thin films are investigated. Circular x-rays are used and extensive use is made in this Thesis of the X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD) technique. By means of the XMCD magneto-optic sum rules the values of the orbital and spin moments are determined. In the case of the nano magnet arrays studied, the XMCD technique is used in a spatially resolved mode using Photo Electron Emission Microscopy (PEEM) after circular light excitation. The Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) is studied in both the Co K- and L-edges. In situ Co L-edge X-ray XMCD spectroscopy measurements are presented, in combination with spectro-microscopy results, on Co/Pt and Co/Au based nano-dot arrays, of typical dot lateral size 250×100 nm2, on self organized Si0.5Ge0.5. The Co is only a few atomic layers thick. The dot arrays display a high degree of lateral order and the individual dots, in several cases, exhibit a stable magnetic moment at 300 K. It is found possible to characterize the spin reorientation of these dot arrays. For both systems the in- versus out-of-plane orbital moment anisotropy, is not always related with an out-of-plane magnetization and the occurrence of a spin reorientation. By performing Co K-edge EXAFS measurements the local atomic structure around the Co atoms is characterized. The feasibility of a high precision quantitative structural analysis of L-EXAFS is studied on the system Au/Co/Au/W(110). The spin reorientation transition is studied as a function of the Co thickness and Au cap thickness. The L-edge EXAFS indicates that this reorientation is correlated to a lattice expansion in the perpendicular direction. High precision angle dependent XMCD work is performed on a high temperature exchange bias system. Pinned or frozen magnetic moments are studied within an exchange biased NiFe ferromagnet at the NiFe/FeMn, ferromagnet/antiferromagnet interface by XMCD and complemented by x-ray resonant reflectivity experiments, at the Ni, Fe and Mn L-edges. The Mn L-edge XMCD MnSb and of (Ga, Mn)As layers modified by high temperature annealing is studied. For MnSb an enhanced value is obtained versus theoretical calculations. This result can be explained by means of the enhanced surface to volume ratio for the samples studied. For (Ga, Mn)As differences are found in the local environment of the Mn atoms upon annealing.

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