Estudo via simulação computacional da formação de vórtice e do modo girotrópico em nanodiscos

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Toscano, Danilo
• Orientador(a): Leonel, Sidiney de Andrade
• Banca de defesa: Garcia, Flávio, Costa, Bismarck Vaz da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Mestrado Acadêmico em Matemática
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Nanodiscos magnéticos; Vórtice magnético; Modo girotrópico; Magnetic vortex; Gyrotropic mode; Magnetic nanodisks
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/10953

Recentemente foi mostrado que filmes finos magnéticos em nanoescala podem exibir um vórtice no seu estado fundamental. O vórtice pode diminuir sua energia através do desenvolvimento de uma magnetização fora do plano, perpendicular ao plano do filme, a direção z, que pode ser para cima ou para baixo. Devido a estrutura de vórtice ser muito estável, essa degenerescência de dois estados abre a possibilidade de usar um nanodisco magnético como um bit de memória em dispositivos eletrônicos. A manipulação do vórtice e a forma de controlar a magnetização do núcleo é um assunto de extrema importância. Resultados recentes sugerem que a polaridade do vórtice pode ser invertida através da aplicação de um campo magnético aplicado no plano do disco. Um outro efeito importante induzido por um campo magnetico externo devido a componente da magnetização fora do plano no núcleo do vórtice o modo girotrópico. O modo girotropico e o movimento elıptico ao redor do centro do disco executado pelo nucleo do vortice sob a influencia de um campo magnetico. No presente trabalho usa moamico de vortices magn´eticos em nanodiscos finos. Consideramos um modelo em que os momentos magnticos interagem atraves dos potenciais de troca (Jå~Si ~Sj) e dipolar (Dåf~Si ~Sj 3(~Si ˆri j) (~Sj ˆri j)g=(ri j)3). Investigamos as condições para a formação do nucleo do vortice com a sem uma magnetização fora do plano como função da intensidade da interação de dipolar D, da extensão e da espessura do nanodisco magnetico. Nossos resultados foram consistentes com a existencia de duas fases de vortices separados por uma linha de crossover [(DcD)a]. Observamos que Dc n˜ao depende do raio do nanodisco mas depende da espessura. O expoente a encontrado foi a =0:55(2). O movimento girotropico ´e estudado atraves da aplicacao de um campo magnetico externo paralelo ao plano do nanodisco magnetico. Nossos resultados mostram que existe um valor mınimo para o modulo da magnetizacao do nucleo do vortice fora do plano, a partir da qual podemos excitar o modo girotropico. Esse valor mınimo depende da espessura do nanodisco. Esse resultado sugere que uma forma experimental de melhorar a estabilidade do processo de inversão da magnetização pode ser atrav´es do controle da espessura. Tamb´em observamos que a frequência do modo girotrópico aumenta com a razão entre espessura e raio, que está qualitativamente de acordo com resultados teóricos e experimentais. Finalmente, apresentamos resultados teóricos para nanodiscos de Permalloy obtidos do nosso modelo, que também estão em boa concordancia com resultados experimentais.