Estudo de anisotropias e processos de magnetização em nanofios de Ni e nanotubos de NiB - Rey, Karel Montero (2018)
O estudo e conhecimento do magnetismo é muito importante para a nossa sociedade, devido ao grande número de aplicações que envolvem as propriedades magnéticas. Por isso, umas das problemáticas vigentes em física do estado sólido é o estudo, conhecimento e controle deste tipo de propriedades em diferentes tipos de materiais, dentre os quais encontramse materiais de dimensões nanométrica como nanofios e nanotubos. No presente trabalho temos como objetivo a realização de estudos sobre propriedades magnéticas tais como anisotropia e magnetização em sistemas formados por nanofios de Ni eletrodepositados em alumina nanoporosa, e nanotubos de NiB crescidos em membrana porosa de policarbonato. A caracterização microestrutural das amostras de nanofios de Ni foi realizada por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. Os resultados mostraram que os nanofios de Ni tinham diâmetros de aproximadamente 60nm, são policristalinos com estrutura predominante fcc, embora também foram encontrados grãos minoritários de estrutura hcp. O tamanho de grão esteve na faixa entre 5 e 15 nm, aproximadamente. Por outro lado, os nanotubos de NiB estavam formados por uma liga amorfa de composição Ni80B20, com a presença de uma porção minoritária de pequenos cristalitos de NiB. Os nanotubos tinham comprimentos de 20 ?m aproximadamente, diâmetro externo de 400 nm e espessuras das paredes na faixa entre 50 e 160 nm. Todas as amostras foram caracterizadas magneticamente a partir de medidas de ciclos de histerese, curvas de remanências isotérmica e desmagnetizante (para a obtenção de curvas ?M) e curvas de inversão de primeira ordem (para o cálculo das distribuições FORC). Um novo modelo fenomenológico para estudar anisotropias, desenvolvido em nosso grupo de pesquisa, permitiu a determinação das constantes de anisotropias K1 (constante de anisotropia magnetocristalina de segunda ordem) e Ku (constante de anisotropia uniaxial) nos sistemas de nanofios de Ni. Os resultados mostraram que a constante de anisotropia K1 cresce conforme aumenta o comprimento dos nanofios, ficando próximo e até superior ao valor correspondente ao Ni massivo. O processo de nucleação e propagação de paredes de domínios transversais foi confirmado como mecanismo de inversão da magnetização nos nanofios, por meio da aplicação de um modelo analítico que determina o campo de nucleação do sistema. A importância das interações dipolares no comportamento magnético global destes sistemas foi evidenciada pela determinação das curvas ?M e das distribuições FORC. No caso dos nanotubos de NiB foi determinado que o mecanismo de inversão da magnetização corresponde à nucleação e propagação de vórtices, como acontece em outros sistemas similares. No entanto, foi observado que a espessura da parede do tubo tem um papel importante, porque foi verificado que a coercividade dos nanotubos decresce se a parede deles é suficientemente grossa em comparação com o tamanho de parede de domínio do Ni. Também para estes sistemas, as curvas ?M e das distribuições FORC mostraram a predominância de interações desmagnetizantes.