masterThesis
Dependência angular da coercividade para arranjos de nanofios de níquel : estudo por simulação micromagnética
Registro en:
MARTINS, Ialy Fernanda Gonzaga. Dependência angular da coercividade para arranjos de nanofios de níquel: estudo por simulação micromagnética. 2019. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019.
Autor
MARTINS, Ialy Fernanda Gonzaga
Institución
Resumen
Nesse estudo utilizamos simulação micromagnética com o pacote Nmag, baseado no método de elementos finitos. Foram simulados arranjos hexagonais de nanofios formados por partículas nos formatos de cilindro, elipsóides, cadeias de elipsóides (sendo um arranjo com todos os elipsóides alinhados em relação ao eixo do nanofio e outro com os elipsoides defletidos de angulações inferiores a 5°) e cuboctaedros. Tendo como objetivo avaliar como a forma dos cristais de nanofios influencia nas propriedades magnéticas. Para tal, foram consideradas interação de troca, interação Zeeman e a contribuição magnetostática. Nestas simulações, foi considerado que os nanofios eram policristalinos, de forma que não foi incluída a anisotropia no Ni. Efeitos térmicos também não são levados em conta. Os ciclos de histerese para cada arranjo foram produzidos aplicando um campo externo em ângulos que variaram de 0 a 90° entre o campo magnético aplicado e o eixo dos nanofios. Nos arranjos, os nanofios distaram de 50 nm de centro a centro. As medidas de cada nanofio foram de 40 nm para o diametro médio, 400 nm para comprimento nos formatos com cadeias de elipsóides e de 350 nm para os demais formatos. O malhado produzido no Netgen teve o menor comprimento médio no arranjo formado pela cadeia de elipsoides alinhados, 5.44 nm, enquanto que para o arranjo com único elipsóide, representando cada nanofio, as arestas do malhado foram de 6.9 nm, maior malhado das simulações. Os ciclos de histerese permitiram comparar nossos resultados com trabalhos realizados por outros autores. Foi possível verificar também como a coercividade e a remanência modificavam seu comportamento de acordo com o ângulo de aplicação do campo externo. Para os fios compostos por uma cadeia de elipsóides, a coercividade mudou de aproximadamente 700 Oe a 0 entre os ângulos de 0 a 90°, apresentando uma queda no ângulo de 60°. Para o arranjo com a cadeia de elipsóides desalinhados, o comportamento obtido foi similar e o campo coercitivo variou de aproximadamente 780 Oe a 0, o decaimento ocorreu também no ângulo de 60°. Esse comportamento é semelhante ao modo de reversão coerente. Para os nanofios compostos por uma cadeia de cuboctaedros, a variação na coercividade foi ainda menor e o campo coercitivo assumiu valores entre 200 Oe a 0 sem sofrer o padrão de decaimento observado nos modelos de reversão. A diminuição da coercividade para o arranjo formado por cuboctaedros pode ser associada a sua geometria. Os resultados obtidos para essas estruturas comprovam que o formato dos cristais, bem como as interações dipolares, afetam as propriedades magnéticas e os modos de reversão da magnetização nos nanofios. CAPES In this study we use micromagnetic simulation with the Nmag package, based on the finite element method. Hexagonal arrangements of nanowires formed by cylindershaped particles, ellipsoids, ellipsoid chains (one arrangement with all ellipsoids aligned with the nanowire axis and the other with deflected ellipsoids of angles less than 5°) and cuboctahedra were simulated, aiming to evaluate how the shape of nanowire crystals influences the magnetic properties. To this end, we considere exchange interaction, Zeeman interaction and magnetostatic contribution. In these simulations it was considered that the nanowires were polycrystalline, so that anisotropy in Ni was not included. Thermal effects were also not taken into account. The hysteresis cycles for each arrangement were produced by applying an external field at angles ranging from 0 to 90°, between the applied magnetic field and the axis of the nanowires. In the arrangements, the nanowires were 50 nm from center to center. The measurements of each nanowire were 40 nm for the average diameter, 400 nm for length in the ellipsoid chain formats and 350 nm for the other formats. The spotted netgen had the shortest average length in the arrangement formed by the aligned ellipsoid chain, 5.44 nm, while for the single ellipsoid arrangement representing each nanowire, the edges of the piebald were 6.9 nm, the largest piebald of the simulations. The hysteresis cycles allowed us to compare our results with studies by other authors. It was also possible to verify how coercivity and remnant modified their behavior according to the application angle of the external field. For arrangement composed of an ellipsoid chain, the coercivity shifted from approximately 700 Oe to 0 between the angles from 0 to 90°, showing a drop in the angle of 60_. For the arrangement with the misaligned ellipsoid chain, the behavior obtained was similar and the coercive field ranged from approximately 780 Oe to 0, the decay also occurred at the angle of 60°. This behavior is similar to coherent reversal mode. For nanowires composed of a cuboctahedron chain, the variation in coercivity was even smaller and the coercive field assumed values between 200 Oe to 0 without suffering the decay pattern observed in the reversal models. The decrease in coercivity for the cuboctahedron arrangement can be associated with its geometry. The results obtained for these structures prove that the crystal shape, as well as the dipolar interactions, affects the magnetic properties and the reversal modes of magnetization in the nanowires.