Estudo do comportamento de skyrmions em materiais magnéticos na presença de defeitos anisotrópicos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Souza, José Carlos Bellizotti [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Magnetismo; Defeitos Anisotrópicos; Dinâmica; Texturas Magnéticas; Skyrmions
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/311513

Originalmente propostos para explicar a estabilidade de hádrons em física de partículas por Tony Skyrme, skyrmions são objetos topologicamente protegidos representados por spins envolvendo a esfera unitária. Skyrmions são observados em diferentes áreas da física, sendo uma delas o magnetismo. Skyrmions magnéticos são a projeção dos spins envolvendo a esfera unitária no plano. Devido ao tamanho reduzido dos skyrmions, baixo custo energético, e estabilidade garantida pela sua topologia, skyrmions magnéticos são candidatos promissores para aplicações em dispositivos spintrônicos. O comportamento dinâmico de skyrmions se assemelha ao de partículas sobreamortecidas; no entanto um termo de força de Magnus não dissipativo torna a dinâmica não trivial. Skyrmions podem ser movidos por correntes de spin polarizados, gradientes de parâmetros magnéticos e temperatura, e ondas de spins. Quando em movimento, skyrmions apresentam um ângulo de Hall intrínseco como consequência da força de Magnus, e uma habilidade de contornar defeitos da amostra, reduzindo a força de arraste necessária para movê-los. Alguns dispositivos baseados em skyrmions já foram propostos, tais como diodos, transistores e portas lógicas. Skyrmions também podem ser utilizados para computação não convencional, como computação neuromórfica e inteligência artificial. Neste trabalho, utilizando simulações atomísticas, investigamos a dinâmica e estabilidade de skyrmions interagindo com diferentes arranjos de defeitos modelados através de anisotropia magnética perpendicular (ou Perpendicular Magnetic Anisotropy, PMA). Foram investigados arranjos de PMA lineares, protrusões lineares, padrões assimétricos e arranjos de PMA periódicos, com diferentes simetrias. Estes arranjos foram investigados com correntes alternadas, contínuas e combinações dos dois tipos de correntes. O objetivo dos diferentes arranjos de defeitos é caracterizar os diferentes comportamentos dinâmicos que podem ser utilizados para controlar o movimento dos skyrmion. Condições para aniquilação também foram investigadas nos sistemas, evidenciando como diferentes valores de corrente, e tipos de correntes, podem afetar a estabilidade de skyrmions interagindo com defeitos na amostra. Ainda no quesito de estabilidade, condições para deformação dos skyrmions foram investigadas. Skyrmions não são a única textura promissora para aplicação em dispositivos de spintrônica, portanto outras texturas também foram investigadas e comparadas com os skyrmions. As texturas investigadas foram skyrmioniums, antiskyrmions, hopfions e torons. Condições para aniquilação destas texturas, assim como comportamento dinâmico interagindo com diferentes arranjos de defeitos, foram investigadas.