Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O estudo de discos magnéticos com a configuração de vórtices magnéticos tem atraído grande interesse científico recentemente. Nessa estrutura os spins formam circuitos fechados no plano e, próximo ao centro do disco, se alinham perpendicularmente ao plano de forma a reduzir a densidade de energia de troca. O grande potencial de aplicação de vórtices magnéticos como, por exemplo, em memórias magnéticas e nanopartículas para o tratamento de câncer, chama a atenção para a investigação das condições de estabilidade e o controle de suas propriedades. Neste trabalho, estudamos a alteração que dois tipos diferentes de anisotropia provocam nas propriedades de vórtices através de medidas de Microscopia de Força Magnética (MFM) e simulações micromagnéticas utilizando o código OOMMF (NIST) que aplica a equação de Landau-Lifshitz-Gilbert para simular a configuração de spin e calcular a energia e a magnetização de microestruturas. A primeira parte do trabalho envolveu o estudo da influência da anisotropia magnetocristalina planar na estabilidade de vórtices magnéticos em discos de Co60Fe40 em relação a discos de permalloy, que possui anisotropia magnetocristalina nula. Os resultados de simulação micromagnética para discos com diâmetros entre 0,5 e 8 m mostraram que a anisotropia favorece o alinhamento dos spins e a divisão da estrutura em domínios, reduzindo a estabilidade do vórtice. Os resultados foram comprovados experimentalmente em medidas de MFM de discos de Co60Fe40 com diâmetros entre 2 e 8 m. Na segunda parte do trabalho foi estudada a influência do fenômeno de exchange bias na dinâmica de vórtices magnéticos. Para isso foram realizadas simulações de discos de Permalloy/Fe50Mn50 com diâmetro de 0,5 m variando o acoplamento magnético entre as camadas. As simulações de curvas de histerese mostraram que o acoplamento aumenta a estabilidade dos vórtices. Nas simulações de relaxação foi observado que devido ao exchange bias o movimento girotrópico do núcleo apresenta uma frequência variável que aumenta com o tempo, o que não acontece na ausência de exchange bias. Já nas simulações em que os discos estão sujeitos a um campo magnético girante foi observado que a velocidade crítica em que a polaridade do vórtice é invertida aumenta com o aumento do acoplamento e com o aumento da frequência do campo. Essa velocidade pode ser escolhida em uma ampla faixa escolhendo os valores do acoplamento magnético e da frequência de oscilação. Portanto é possível controlar a velocidade crítica de inversão da polaridade de vórtices magnéticos através do fenômeno de exchange bias. / The study of magnetic dots with magnetic vortex spin configuration has recently attracted great scientific interest. In this structure, the spins form closed circuits in the plane of the magnetic dot and, near the center, align perpendicularly to the plane in order to reduce exchange energy density. The great potential of applications of magnetic vortices (as for example magnetic memories and nanoparticles for cancer treatment) draws attention for the investigation of the stability conditions for the vortex configuration. In the case of soft ferromagnetic materials in micron and submicron scales, small changes in shape, size and materials anisotropy can modify the energy equilibrium. In this work, we studied the change of vortex proprieties in microsized dots due to two different types of anisotropy using the code OOMMF (NIST) that applies the Landau-Lifshitz-Gilbert equation to simulate the spin configuration and compute the energy and magnetization of microstructures. These results were compared to Magnetic Force Microscopy (MFM) investigations of the magnetic configuration in microsized dots prepared by lithographic process. In the first part, we studied by numerical simulation the influence of planar magnetocrystaline anisotropy in Co60Fe40 disks and compare to permalloy disks, material that shows zero magnetocrystalline anisotropy. The results for disks with diameters between 0.5 and 8 m showed that the anisotropy favors spins alignment and domains division, reducing vortex stability. The results for Co60Fe40 disks with diameters between 2 and 8 m were verify experimentally by MFM measurements. In the second part, we studied the influence of exchange bias in the magnetic vortex dynamics. A series of micromagnetic simulations for Permalloy/Fe50Mn50 disks with 0.5 m of diameter was done varying the magnetic coupling constant between the layers. The hysteresis simulations showed that the vortex stability increases with the coupling constant. In relaxation simulations we observed that the gyrotropic movement has a variable frequency that increases with time, which is not observed when exchange bias is absent. Under a rotating magnetic field, the critical velocity for vortex polarity reversion increases with the coupling constant and frequency. Our results show that the critical velocity can be adjusted in a wide range by selecting the magnetic coupling constant and the oscillating frequency, i.e., it is possible to control the critical velocity for vortex polarity inversion through the exchange bias coupling.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-08T13:38:37Z No. of bitstreams: 1 paulocesarignaciodasilvafilho.pdf: 478866 bytes, checksum: 883dfa24e474221cdd52a8dc34720114 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T16:32:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 paulocesarignaciodasilvafilho.pdf: 478866 bytes, checksum: 883dfa24e474221cdd52a8dc34720114 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T16:32:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paulocesarignaciodasilvafilho.pdf: 478866 bytes, checksum: 883dfa24e474221cdd52a8dc34720114 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação é dedicada ao estudo de Aplicações de Campos de Jacobi aos Sistemas Dinâmicos, seguindo alguns trabalhos desenvolvidas por [6] que utilizam tais campos para caracterizar fluxos geodésicos do tipo Anosov. Em seguida foram desenvolvidas alguns conceitos envolvendo Fluxo Magnético com o trabalho de Gabriel P. Paternain e Keith Burns [2] e por último foram desenvolvidos aplicações de tais campos para a dinâmica do Bilhar [14]. / This dissertation treat the study of Aplications of Jacobi Fields in the Dinamycal System, following some works by [6], that use these fields to characterizae geodesic flows of Anosov type. Then such apllications have been developed some concepts concerning Magnetic Flows with the work of Gabriel P. Paternain e Keith Burns [2] and were finally developed for the dynamic Billiards [14].

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Currently, several research groups have been devoted to the production of superconducting films. This interest lies on the facility of their manipulation, on the understanding of basic concepts of the superconductivity and, especially, in the possibility of reducing them to dimensions compatible to their application as devices. Therefore, there is a great technological and academic interest in this issue. The most used material in superconducting devices is the niobium (Nb) and its alloys. Although Nb has been known as superconductor since 1930, the interest in excellent films of this material still remains. In this work, using a DC magnetron sputtering technique, we have developed an experimental method that allows one to produce superconducting Nb films of good quality - transition temperature of 9.1 K and transition width of 0.2 K. Therefore, we performed a systematic study of the setup parameters that influences the structural and superconducting properties of the films. In particular, we have analyzed the evolution of the lattice parameter, average grain size crystalline and critical temperature. Such values have been compared in a diagram. Nb films exhibit flux avalanches at certain values of field and temperature. We have detected and visualized the occurrence of avalanches of magnetic flux in Nb films and, in order to suppress the abrupt flux penetration, we have coupled to the films of thickness of 200 nm, thick metal layers of aluminum, silver and copper of different thicknesses, so called hybrid systems - Superconductor/Normal Metal. In this work piece, two experimental techniques have been employed: magnetometry and magneto-optical imaging. A partial suppression of avalanches in the hybrid systems has been observed. / Atualmente, diversos grupos de pesquisa têm se dedicado à fabricação de filmes supercondutores. O interesse reside na facilidade de manipulação, no entendimento de conceitos básicos do fenômeno da supercondutividade e, principalmente, na possibilidade de reduzi-los a dimensões compatíveis à aplicação como dispositivos. Portanto, há um grande interesse acadêmico e tecnológico nesta área. O material mais utilizado na construção de dispositivos supercondutores é o nióbio (Nb) e suas ligas. Apesar do Nb ser conhecido como supercondutor desde 1930, o interesse em excelentes filmes desse material ainda persiste. Neste trabalho, utilizamos a técnica de magnetron sputtering DC, com a qual estabelecemos uma rotina experimental que possibilitou produzir filmes supercondutores de Nb de boa qualidade - temperatura crítica de 9,1 K e largura de transição de 0,2 K. Para tanto, realizamos um estudo sistemático de como os valores dos parâmetros experimentais influenciam nas propriedades estruturais e supercondutoras dos filmes. Em particular, analisamos a evolução do parâmetro de rede, do tamanho médio dos grãos cristalinos e da temperatura crítica com os valores das variáveis de deposição e, por conseguinte, comparamos esses valores em um diagrama. Filmes de Nb exibem avalanches de fluxo magnético quando submetidos a certos valores de campo e temperatura. Detectamos e visualizamos a ocorrência de avalanches de fluxo magnético nos filmes de Nb produzidos e, com o intuito de suprimir as penetrações abruptas de fluxo, acoplamos a filmes de 200 nm de espessura camadas metálicas de alumínio, prata e cobre de diferentes espessuras, denominados sistemas híbridos - Supercondutor/Metal Normal. Este estudo foi conduzido por meio de duas técnicas experimentais: magnetometria volumétrica e imageameto magneto-ótico. Observamos uma supressão parcial das avalanches de fluxo magnético nos sistemas híbridos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1994.pdf: 1761798 bytes, checksum: 183ce1c471cf1079a1302b309c923a68 (MD5) Previous issue date: 2002-04-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / In the present work the Drude weight is calculated to study the capacity of conduction at finite temperatures in one-dimensional rings with the potencial given by the sequences of different degrees of randomness and threaded by a time independent magnetic flux. In this context, the tight-binding approximation is used to solve the Schrödinger equation,also permitting the potencials, given by substitution sequences, to be implemented in a simple way. We study four situations in which the potencial is given by periodic and random sequence. The transport properties exhibited by the system in each case are to reflect the degree of randomness presented by these potencials, although in a nontrivial manner if one considers a hierarchy of disorder based on the Fourier transform of the sequences. The role played by temperature in the capacity of conduction, as compared with the role played by the potencials, is also described. / No presente trabalho, através do cálculo do peso de Drude estudamos a capacidade de condução a temperaturas finitas, em anéis unidimensionais com potenciais dados por seqüências de diferentes graus de desordem e atravessados por fluxo magnético independente do tempo. Neste contexto, utilizamos o modelo tight-binding na resolução da equação de Schrödinger, o que permite inserir os potenciais, dados por seqüências de substituição, de maneira simples. Estudamos quatro casos em que esse potencial seja dado por seqüências não periódicas. Os resultados são comparados com os dois casos limites de organização, a saber, as seqüências periódica e desordenada. Observa-se que o grau de desordem apresentado por estes potenciais reflete-se nas propriedades de transporte exibidas pelo sistema em cada caso, embora de maneira não trivial se considerada uma hierarquia de desordem baseada na transformada de Fourier das seqüências. Descreve-se também a influência da temperatura, frente à influência dos potenciais, na capacidade de condução.