Propiedades magnéticas de nanoestructuras cilíndricas multisegmentadas
Durante los últimos años, las propiedades magnéticas de nanoestructuras con geometrías diversas, tales como conos, cilindros, hilos y tubos fabricados a partir de diversas técnicas, tales como litografía, electrodeposición y deposición de capas atómicas (ALD por sus siglas en inglés) han sido intens...
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2015 |
| País: | Chile |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.anid.cl:10533/235747 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/10533/235747 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Ciencias Naturales Ciencias Físicas Física de la Materia Condensada |
| Sumario: | Durante los últimos años, las propiedades magnéticas de nanoestructuras con geometrías diversas, tales como conos, cilindros, hilos y tubos fabricados a partir de diversas técnicas, tales como litografía, electrodeposición y deposición de capas atómicas (ALD por sus siglas en inglés) han sido intensamente investigadas. La miniaturización de los sistemas a la escala nanométrica permite la aparición de nuevos fenómenos que pueden ser utilizados en aplicaciones biológicas, medicas y electrónicas. El comportamiento magnético de estas nanoestructuras, tales como las configuraciones de mínima energía y los mecanismos de reversión de la magnetización, son muy sensibles a las variaciones de tamaño y de forma, que a su vez es el resultado de la interacción entre las contribuciones de intercambio, dipolar y de anisotropía, por lo que es fundamental investigar nanoestructuras con nuevas geometrías antes de que estas sean propuestas como bloques de construcción en nuevos dispositivos. El propósito de este trabajo de tesis es investigar las propiedades magnéticas de nanoestructuras cilíndricas multisegmentadas, definidas como una combinación de hilos y tubos magnéticos, como función de sus parámetros geométricos, campo magnético externo aplicado, e interacción magnetostética entre nanoestructuras vecinas. Para llevar a cabo nuestra investigación, hemos realizado simulaciones micromagnéticas utilizando el software libre OOMMF (The Object Oriented MicroMagnetic Framework) realizado por Applied and Computational Mathematics Division (ACMD) del Information Technology Laboratory (ITL) del National Institute of Standars and Technology (NIST), en estrecha cooperacion con el Micromagnetic Modeling Activity Group (µMAG). A lo largo de este trabajo de tesis hemos generado diversos códigos computacionales que nos han permitido variar las características geométricas del sistema multisegmentado, las características físicas tales como las constantes de magnetización de saturación, la longitud de intercambio, etc., y la magnitud y ángulo en que se aplica el campo magnético externo. De esta forma hemos estudiado el comportamiento del campo coercitivo y la magnetización remanente para diversas geometrías. En el trabajo específico que se presentara se abordaron los siguientes temas: Propiedades magnéticas de nanoestructuras hilo/tubo como función de sus parámetros geométricos. Dependencia angular de las propiedades magnéticas de nanoestructuras cilíndricas hilo/tubo. Interacción magnetostática entre nanoestructuras cilíndricas hilo/tubo. A partir de este estudio, observamos que las curvas de histéresis de las nanoestructuras hilo/tubo exhiben un escalón correspondiente a un anclaje parcial de la pared de dominio en la interfase entre las secciones hilo y tubo. Este comportamiento magnético se produce debido a que el segmento tubo revierte su magnetización antes que el segmento hilo. De esta forma encontramos las condiciones ideales para generar una configuración magnética con dos dominios antiparalelos que podría ser usada para ayudar a estabilizar nanopartículas magnéticas dentro de nanoestructuras cilíndricas multisegmentadas. Sin embargo, estos escalones desaparecen gradualmente a medida que cambiamos el ángulo con el que se aplica el campo externo, permitiendo así controlar la nucleación y liberación de una pared de dominio. Adicionalmente, observamos la nucleación y propagación de paredes de dominio para ángulos pequeños, mientras que para ángulos grandes observamos una rotación cuasi-coherente. Además, cuando se aplica el campo externo a lo largo del eje de las nanoestructuras, los dos saltos de Barkhausen observados para una nanoestructura hilo/tubo aislada dan origen a varios saltos menores para un arreglo debilmente interactuante, que eventualmente se convierte en un único salto para el caso mas interactuante. Finalmente, hemos comparado el comportamiento magnético de estas nanoestructuras multisegmentadas con las propiedades observadas en nanohilos y nanotubos. |
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