Comportamento estático e dinâmico de skyrmions em nanofitas magnéticas curvadas via simulação micromagnética

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Farias, Wanglêsio Silveira de
• Orientador(a): Coura, Pablo Zimmermann
• Banca de defesa: Santos, Vagson Luiz de Carvalho , Leonel, Sidiney de Andrade, Furones, Maikel Yusat Ballester, Sato, Fernando, Ludwig, Valdemir Eneias
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Física
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Skyrmion; Superfície curvada; Defeito geométrico; Simulação micromagnética; Equação de Thiele; Curved surface; Geometric defect; Micromagnetic simulations; Thiele’s equation
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2023/00092; https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15352

O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento de skyrmions na nanofita magnética com superfície curvada, verificando a estabilidade, o movimento e as alterações no raio do skyrmion na interface do material CoPt. Utilizamos simulações micromagnéticas, que consideram a dinâmica da magnetização dos spins na rede, usando a equação de LandauLifshiz-Gilbert, com aplicação do método de integração, para definir a configuração dos momentos magnéticos, considerando as energias das interações que atuam no sistema com a existência de um skyrmion, sendo elas: de troca isotrópica, anisotrópica magnetocristalina, dipolar e Dzyaloshinskii-Moriya. Dividimos o estudo em duas partes: primeiramente, fizemos um estudo estático, onde verificamos as condições de deformação e aniquilação, quando o skyrmion se encontra na superfície cilíndrica aberta do tipo curvatura positiva e negativa, respectivamente, com raio da curvatura variável. Diferenciando-se da superfície plana, o skyrmion pode ser deformado em uma forma elíptica na curvatura positiva. Na curvatura negativa, encontramos um raio de curvatura crítico, abaixo do qual o skyrmion é aniquilado. Na segunda parte, realizamos um estudo dinâmico numa nanofita com um defeito geométrico na forma de uma superfície cilíndrica do tipo curvatura positiva ou negativa, intercalado por duas superfícies planas. Estudamos as condições de deformação e aniquilação para vários valores do raio da curvatura, da largura do defeito geométrico e da densidade de corrente polarizada por spin, usada para mover o skyrmion na rede. Concluímos que a largura do defeito geométrico e do raio da curvatura interferem na aniquilação e deformação do skyrmion, também observamos um movimento acentuado na direção perpendicular à aplicação da corrente, mesmo com baixa densidade de corrente. Analisamos a forma do skyrmion medindo seu raio em duas direções perpendiculares e seu comportamento dinâmico ao passar pelo defeito geométrico, registrando as posições e as velocidades do centro do skyrmion. Uma força, atrativa ou repulsiva, é induzida pela curvatura. Assim, o skyrmion pode ser acelerado até sua velocidade atingir valores 14 vezes maiores que na superfície plana. Mostramos que esses resultados analíticos das simulações concordam com os resultados teóricos via equação de Thiele.