Dissertação
Estudo do comportamento da magnetização de nanoilhas magnéticas via simulação computacional
Autor
Barbosa, Ananias Alves
Institución
Resumen
It is important to investigate the basic properties of magnetic systems since it has many applications
in logic devices, sensors, media storage high-density data and magnetic random access
memory (MRAM) devices. These factors have drawn attention to many scientists in recent years
devoting themselves for studying nanostructured magnetic systems. From a scientific and
technological point of view, having static and dynamic control of nanostructures is fundamental
for possible technological applications. In this context, in the present work, we performed a
study with elongated and planar nanoparticles made of Permalloy-79, a soft ferromagnetic material
that has low magnetocrystalline anisotropy. In these materials, the magnetic configuration
depends on the sample geometry, due to the phenomenon known as shape anisotropy. The nanoelipses
studied in this work present magnetic monodomains in the ground state, which makes
them interesting for use in systems known as spin ice. This work aimed to study nanoelipses
with two aspect ratios, both presenting magnetic monodomains, their thickness ranged from
5 to 20 nm. Next, we consider magnetic systems containing seven nanoelipses, whose arrangement
favors the spin ice rule to be satisfied. Therefore, the energies of the configurations
were analyzed upon reaching the less energetic state. We found that the spin ice setting is less
energetic than the other four settings. In the sequence, it was found that the separation distances
from edge to edge between the system nanoelipses, in which the effects of the dipole interaction
does not interfere in the initial state of the magnetization in the nanoelipse. After determining
this separation distance, the external magnetic field corresponding to each nanomagnet was applied,
and then the magnetization inversion process was analyzed. All Magnetization inversion
processes happen with high coherence index. É importante investigar as propriedades básicas de sistemas magnéticos, uma vez que estes possuem muitas aplicações em dispositivos de lógica, sensores, mídias de armazenamento de dados de alta densidade e dispositivos MRAM (Magnetic Random Access Memory). Esses fatores contribuíram para que nos últimos anos, muitos cientistas se dedicassem a estudar sistemas magnéticos nanoestruturados. Do ponto de vista científico e tecnológico, ter o controle estático e dinâmico de nanoestruturas é fundamental para possíveis aplicações tecnológicas. Neste contexto, no presente trabalho realizamos um estudo com nanopartículas planares, alongadas na forma elíptica, feitas de Permalloy-79, um material ferromagnético macio que possui baixa anisotropia magnetocristalina. Nestes materiais, a configuração magnética depende da geometria da amostra, devido ao fenômeno conhecido como anisotropia de forma. As nanoelipses estudadas neste trabalho, apresentam no estado fundamental monodomínios magnéticos, o que as tornam interessantes para serem utilizadas em sistemas conhecidos como gelo de spin. Este trabalho buscou estudar nano elipses com duas razões de aspecto, ambas apresentando monodomínios magnéticos, as suas espessuras variaram de 5 a 20 nm. Inicialmente com as nanopartículas individuais em equilíbrio, foram determinados campos magnéticos externos que são suficientes para provocar uma inversão da magnetização de forma coerente. Em seguida, consideramos sistemas magnéticos contendo sete nanoelipses, cujo arranjo favorece que a regra do gelo de spin seja satisfeita. Portanto, foram analisadas as energias das configurações ao atingirem o estado menos energético. Verificamos que a configuração de gelo de spin é menos energética diante das outras quatro configurações. Na sequência, foi encontrado as distâncias de separação borda a borda entre as nanoelipses do sistema, em que os efeitos da interação dipolar não interferem no estado da magnetização inicial na nanoelipse. Após determinar essa distância de separação, foi aplicado o campo magnético externo correspondente a cada nanomagneto, e então, analisou-se o processo de inversão da magnetização. Todos os processos de inversão da magnetização acontecem com um alto índice de coerência. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior