Simulação micromagnética de arranjos hexagonais de nanocascas de Ni e Co - YUSET, Guerra Dávila (2015)
Neste trabalho foram estudados os efeitos da espessura em arranjos hexagonais de 100 nanocascas de Níquel (Ni) e Cobalto (Co). O estudo foi feito por simulação micromagnética utilizando Object Oriented Micro Magnetism Framework (OOMMF) baseado no método de diferenças finitas (MDF). As nanocascas têm um raio exterior fixo Re = 20nm e a espessura ReRi foi variada de acordo com a razão e = Ri=Re onde Ri é raio interior, com 0 e 0:8. Para simular os ciclos de histerese e a reversão da magnetização assumimos que as cascas estão unidas. Além disso, se considerou ligação por interação de troca e contribuição magnetocristalina. No caso do Ni esta contribuição é cúbica com direções de anisotropia ao longo do eixo X, Y e Z e uniaxial no caso do Co com a direção fácil ao longo do eixo Z. Também incluímos interação Zeeman ao incidir um campo magnético externo e a contribuição magnetostática (desmagnetização). Não se consideram efeitos térmicos nas simulações. Para o Ni, os ciclos de histereses obtidos com o campo aplicado paralelo ao plano, mostraram que com a diminuição da espessura da casca o campo coercitivo diminui. Os valores da coercividade obtidos (61:9230:8Oe) são maiores que os reportados para o Ni bulk (0:7Oe) e para cascas de Ni de tamanho sub-micrométrico (32:3Oe). Por outro lado verificamos que se encontram no intervalo dos valores reportados para pós de esferas ocas de Ni (102Oe) e também para arranjos de esferas ocas de tamanho nanométrico (104Oe). O aumento da coercividade para o arranjo de esferas ocas pode ser associado à sua estrutura. Assim, a resposta magnética deve ser dominada pela anisotropia de forma. Isto foi comprovado pela elevada remanência reduzida obtida (0:8), que é característico de uma direção de fácil magnetização. Para o Co os ciclos de histerese são abertos na região de baixos campos (< 2500Oe), o que foi reportado para cadeias de esferas ocas mesoscópicas. A magnetização remanente encontra-se no intervalo de 0:010:4 dependendo da espessura da casca. O valor de 0:04, incluído neste intervalo, foi reportado para nanofios de Co e Fe medidos com o campo aplicado perpendicular ao eixo do fio. Isto poderia ser um sinal de que em nossos arranjos o eixo efetivo de fácil magnetização é perpendicular ao plano do arranjo naquela amostra que tem o referido valor. O campo coercitivo tem valores entre 50 e 700Oe, que é muito maior em relação ao valor para amostras bulk, 10Oe. Este aumento é atribuído ao efeito da superfície ou anisotropia de forma. Também maior do que 40Oe reportado por outros autores em esferas ocas de 500nm de diâmetro e 40nm de espessura da casca. De acordo com os resultados obtidos é possível observar, durante a inversão dos momentos, a formação de vórtices bem organizados em arranjos de Co. O estudo da dinâmica feito neste trabalho, mostrou que a reversão dos momentos não é homogênea e começa nas bordas do arranjo. A relaxação em todos os sistemas aqui estudados é fortemente influenciada pelo valor de e e quanto menor é a espessura da casca maior é o tempo de relaxação. O fator principal nas propriedades estáticas e dinâmicas de cascas nanométricas é justo sua espessura.