Estudio de las propiedades estáticas y dinámicas de nanohilos magnéticos y películas nanoporosas.
Este trabajo de tesis puede clasificarse dentro del tema general de las propiedades magnéticas de sistemas nanoestructurados. En nanoestructuras, las propiedades magnéticas están sustancialmente modificadas por efectos de confinamiento e interacciones entre sus componentes magnéticos. Dentro de esta...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2009
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/614/1/1Vassallo_Brignetti.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | Este trabajo de tesis puede clasificarse dentro del tema general de las propiedades magnéticas de sistemas nanoestructurados. En nanoestructuras, las propiedades magnéticas están sustancialmente modificadas por efectos de confinamiento e interacciones entre sus componentes magnéticos. Dentro de esta amplia temática este trabajo de investigación se enfoca en el estudio de las interacciones en arreglos de nanohilos ferromagnéticos, el efecto del grado de orden de estos sistemas, y el rol de las contribuciones magnetoelásticas a la respuesta magnética global de los sistemas. Como estudio complementario se presentan resultados en películas de Permalloy (Ni_0.81Fe_0,19) con características de auto-organización. Dentro de este tema se presentan dos casos: a) películas continuas que, por encima de un espesor crítico, manifiestan dominios de tiras en campo cero y muestran más de una absorción de microonda bajo campo aplicado, y b) la respuesta ferromagnética de películas con “antidots” generados por el crecimiento de las mismas sobre sustratos de alúmina nanoporosa autoorganizada de distintos diámetros.
En este marco, se caracterizaron estructural y magnéticamente sistemas de nanohilos ferromagnéticos de Ni electrodepositados en poros auto-organizados de alúmina amorfa anódica crecida sobre sustratos de Al. Los nanohilos de los sistemas estudiados tienen diámetros que van desde unos 25 nm hasta aprox. 180 nm y largos típicamente de aproximadamente 1 μm. Las distancias entre nanohilos primeros próximos vecinos van desde unos 65 nm hasta alrededor de 480 nm. En este trabajo se estudiaron sus propiedades magnéticas, haciendo énfasis en el efecto de las interacciones dipolares y del desorden de los arreglos de poros en que se electrodepositó el Ni. A temperatura ambiente, la anisotropía magnética efectiva de los sistemas de nanohilos de Ni, depende básicamente de la forma del nanohilo –la que le da el carácter uniaxial de eje fácil– y de su diámetro. Las
interacciones dipolares y el desorden disminuyen la anisotropía, pero siempre manteniendo el carácter de eje fácil.
También se investigan los efectos magnetoelásticos que surgen al disminuir la temperatura, originados en tensiones producidas por la diferencia entre los coeficientes de expansión térmica de los distintos elementos que conforman este tipo de sistemas. En efecto, al disminuir la temperatura, se observa a través de medidas de magnetización y resonancia ferromagnética, una disminución sistemática de la anisotropía de eje fácil hacia plano fácil, contrariamente a lo esperado a partir de la evolución de la magnetización con temperatura. La razón de este comportamiento anómalo se encuentra en efectos magnetoelásticos debido a que las tensiones
producidas por las diferentes contracciones de los elementos que componen estos sistemas, disminuyen la anisotropía. Los nanohilos de Ni se ven presionados lateralmente y tensionados hacia arriba –de hecho la elongación al disminuir la temperatura ha sido medida por difracción de rayos X–, y al ser la magnetostricción del Ni negativa, la anisotropía disminuye al elongarse el nanohilo. Asimismo, se han calculado las distintas contribuciones, llegando a valores de la disminución de la anisotropía por efectos magnetoelásticos que están en muy buen acuerdo con los resultados experimentales.
Otro tipo de sistemas estudiados fueron películas delgadas de Permalloy continuas, con espesores entre aprox. 60 nm y 300 nm, fabricadas por sputtering. Dentro de los resultados obtenidos más interesantes de las películas continuas está la evidencia de la presencia de dos líneas de resonancia (dos modos de precesión distintos) en espesores menores al espesor crítico, por encima del cual se observa, mediante microscopía de fuerza magnética o mediciones de ciclos de magnetización, el desarrollo de dominios por tiras. Las condiciones de preparación de este tipo de sistemas pueden estar asociadas con distintos espesores críticos –típicamente de alrededor de 300 nm– para el desarrollo de los dominios por tiras.
Asimismo, se fabricaron y estudiaron películas delgadas de Permalloy nanoporosas con arreglos de antidots de diámetro aprox. 35nm en la superficie y espesores de aprox.100 nm. Los diámetros de los poros en la superficie de las películas no difieren entre sí, a pesar de haber sido depositadas sobre alúmina nanoporosa, tratada con ácido fosfórico durante distintos tiempos con el fin de ensanchar sus poros. Sin embargo, la estructura impuesta por los sustratos de alúmina se evidencia en las mediciones de magnetización, y particularmente en las de resonancia ferromagnética, a través de una disminución de la anisotropía efectiva conforme los poros del sustrato aumentan de diámetro por el tratamiento con ácido fosfórico. Las películas con antidots presentan absorciones complejas en los espectros de resonancia ferromagnética, relacionadas a ondas estacionarias de espín asociadas al espesor de las películas, así como a efectos de confinamiento lateral por la presencia de poros. |
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