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Estudo do comportamento magnético de Ligas Heusler X2YZ (L21) Fe2+xT1-x-Al, T= Cr, V e Mn e do Sistema Fe1-xRUx

Pöttker, Walmir Eno 24 October 2012 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:45:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foram investigadas as propriedades estruturais e magnéticas de ligas Heusler X2YZ com estrutura (L21) para o sistema Fe2+xT1-xAl, com T = Cr, V e Mn e x = -0,1; 0,0 e 0,1. Os compostos foram obtidos através da fusão em arco voltaico em atmosfera de ar e caracterizados pelas técnicas experimentais de: difração de raios X, magnetização, termogravimetria e espectroscopia Mössbauer. Nas regiões analisadas, todas as ligas apresentaram a estrutura L21 e uma segunda fase minoritária identificada como tetragonal de face centrada (fct). A fase majoritária (L21) apresentou comportamento ferromagnético à temperatura ambiente nas ligas dos sistemas Fe2+xCr1-xAl e Fe2,5-xV1+ xAl0,5, e a baixa temperatura na liga Fe2+xMn1-xAl. Em 4.2 K foi observado comportamento magnético de vidro de spin na maioria das ligas. Incluímos aqui também um estudo referente à substituição parcial de Fe por átomos de Ru, no sistema Fe1-xRux em x = 0,02; 0,04; 0,06; 0,10; 0,30; 0,50 e 0,70. Utilizamos como técnica de analises a espectroscotpia Mössbauer, difração de raios X, termogrametria, calorimetria exploratória diferencial. Nossos resultados mostraram que as ligas com x = 0,30, apresentam estrutura de rede cúbica de corpo centrado (bcc) e comportamento ferromagnético à temperatura ambiente (RT). Por outro lado, para x = 0,30 as ligas são hexagonais (hcp) e paramagnéticas a RT. Além disso, o volume médio por átomo na fase hcp é aproximadamente 3 vezes maior quando comparado com a fase bcc. Este aumento no volume da célula unitária, provoca mudanças na fase cristalográfica e um colapso no campo magnético hiperfino e na distribuição quadrupolar dos sítios de ferro.
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Problemas de transporte em materiais magnéticos

Nascimento, Luiz Carlos Soares do 22 July 1980 (has links)
Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T18:22:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_LuizCarlosSoaresdo_D.pdf: 2235831 bytes, checksum: 8db66d913fc2d9d051aaae7c4dd541f1 (MD5) Previous issue date: 1980 / Resumo: Estuda-se o problema da dependência da resistividade com a temperatura em metais ferromagnéticos com estruturas de dominios tipo parede de Bloch de 180°, e da magnetoresistividade para estruturas helicoidais de spin. O formalismo utilizado no cálculo da resistividade se baseia na teoria de resposta linear de Kubo, para o qual se propõe uma extensão que leva em conta os efeitos do banho térmico no processo de relaxação do sistema para o equilíbrio. O mecanismo de espalhamento proposto é o de interação "s-f" ou "s-d", entre os elétrons de condução e os spins localizados da rede. Os resultados obtidos explicam satisfatoriamente os dados experimentais, e prevem outros efeitos não obtidos em trabalhos teóricos anteriores / Abstract: A twofold study of the transport properties of magnetic materials is presented: a) A calculation of the temperature dependence of the resistivity of ferromagnetic metals with domain structures (with 180º Bloch walls); and b) a calculation of the magnetoresistivity for helicoidal spin structures as those presented by the rare earth metals. The formalism used involves an extension of the Kubo theory of linear response, which takes into account the role of the heat bath in the process of relaxation to equilibrium. The scattering mechanism proposed in both cases is the "s-d" or "s-f" interaction between conductions, electrons and localized magnetic moments. The results obtained explain satisfactorily experimental data, and predict others effects that are not obtained by previous theoretical works / Doutorado / Física / Doutor em Ciências
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Magnetismo de superficie para modelos ferromagneticos anisotropicos

Moraes, Joaquim Nestor Braga de January 1990 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2012-10-16T03:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T16:44:22Z : No. of bitstreams: 1 79078.pdf: 2019900 bytes, checksum: 12a698053d2b9bb7bed9acc0c796af91 (MD5) / Consideramos neste trabalho um modelo de Heisenberg anisotrópico em uma rede cúbica semi-infinita dentro do formalismo das funções de Green na Aproximação de Fases Aleatórias (Random Phase Approximation). Analisamos as diferentes possíveis configurações para os parâmetros de anisotropia da superfície e do volume. Por simplicidade consideramos em nossos cálculos que a magnetização do terceiro plano já é igual à do volume. Obtivemos o perfil da magnetização de superfície e o espectro de energia das ondas de spin para diferentes configurações dos parâmetros de anisotropia. Em particular comparamos nossos resultados para os pontos multicríticos, obtidos via funções de Green, com os obtidos por Mariz, Costa e Tsallis através de cálculos de Grupo de Renormalização.
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Estudo da magnetização estática e dinâmica de clusters de Fe – Ni obtidos via eletrodeposição / Study of static and dynamics magnetization of Fe - Ni clusters obtained from electrodeposition

Toledo, José Roberto de 07 March 2017 (has links)
Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-08-18T13:27:31Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7625523 bytes, checksum: fe13a6719b4077ddb9773c68e0c54649 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T13:27:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7625523 bytes, checksum: fe13a6719b4077ddb9773c68e0c54649 (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Alguns ferromagnetos nanométricos atingem o estado fundamental ordenando os seus ́atomos, em relação ao spin residual, em um arranjo rotacional em torno de uma região cujo spin resultante permanece orientado perpendicular aos demais, esta configuração ́e chamada de vórtice magnético. Ultimamente, propõe-se utilizar sistemas que apresentem este tipo de magnetização na produção de sensores e/ou memórias magnetorresistivas com gravação em multinível. Trabalhos onde se verifica a magnetização em vórtice em nanodiscos ferromagnéticos são facilmente encontrados na literatura, porém a fabricação de tais sistemas exigem técnicas de litografia e crescimento de filmes que além de encarecerem o processo de produção, exigem ambientes controlados que dificultam o uso destes em aplicações tecnológicas. Além disso, nanodiscos possuem uma limitação geométrica para o surgimento do estado de vórtice, seu diâmetro mínimo deve ser de aproximadamente 150 nm, impossibilitando a produção de dispositivos com alta densidade de elementos. Neste trabalho estudou-se a magnetização de clusters de Fe-Ni obtidos via eletrodeposição por estes apresentarem a configuração de vórtice magnético em menores diâmetros, devido à sua curvatura. Há trabalhos na literatura que verificam a presença de vórtices magnéticos em clusters de permalloy através de simulações micromagnéticas e medidas de histerese magnética. Para as amostras fabricadas neste trabalho, medidas elétricas e imagens de microscopia eletrônica foram feitas para caracterizar a morfologia da liga de Fe-Ni. Constatou-se que para tempos de eletrodeposição abaixo de 10 segundos, ocorre a formação dos clusters com geometria aproximadamente hemisférica com diamêtro inferior a 150 nm. Medidas de histerese magnética e de ressonância ferromagnética foram feitas e comparadas com resultados obtidos via simulações micromagnética. Em ambos os casos os resultados experimentais confirmam a presença de vórtices magnéticos. / Some nanometer ferromagnets reach the ground state by ordering their atoms, in relation to the residual spin, in a rotational arrangement around a region whose total spin remains oriented perpendicular to the others, this configuration is called a magnetic vortex. Recently, it has been proposed to use systems that present this type of magnetization in the production of sensors and / or magnetoresistive memories with multilevel recording. Studies in which vortex magnetization occurs in ferromagnetic nanodiscs is easily found in the literature, however such systems require lithographic and film growth techniques which, in addition to making the production process more expensive, require controlled environments that hinder the use of systems in technologi- cal applications. In addition, nanodiscs have a geometric limitation for the appearance of the vortex state, their minimum diameter should be approximately 150 nm, making it impossible to produce high-density devices. In this work the magnetization of Fe-Ni clusters obtained th- rough electrodeposition was studied because they presented the configuration of magnetic vortex in smaller diameters, due to its curvature. There are papers in the literature that verify the presence of magnetic vortices in permalloy clusters through micromagnetic simulations and mag- netic hysteresis measurements. For the samples produced in this work, electrical measurements and electron microscopy images were made to characterize the morphology of Ni-Fe alloy. It was verified that for electrodeposition times below 10 seconds, the formation of clusters with appro- ximately hemispherical geometry with a diameter of less than 150 nm occurs. Measurements of magnetic hysteresis and ferromagnetic resonance were made and compared with results obtained via micromagnetic simulations. In both cases the experimental results confirm the presence of magnetic vortices.
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Modelo de Heisenberg para cadeia de spins / Heisenberg model for spin chains

Oliveira, Ravenna Rodrigues 04 August 2016 (has links)
OLIVEIRA, R. R. Modelo de Heisenberg para cadeia de spins. 2016. 58 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2016-09-26T18:55:18Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_rroliveira.pdf: 2847981 bytes, checksum: edaf4ac09f696a3c00730658e00f0e9c (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2016-09-26T18:55:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_rroliveira.pdf: 2847981 bytes, checksum: edaf4ac09f696a3c00730658e00f0e9c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T18:55:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_rroliveira.pdf: 2847981 bytes, checksum: edaf4ac09f696a3c00730658e00f0e9c (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Everyday new technological inventions arrives in the world, improving the life of the society as one. For new devices to have improvements, science needs to be improved too. Within science, a subject that stands out is the magnetism properties of the materials, like ferromagnetic materials. Due to the studies about the magnetism properties of the materials become possible the criation of computer hard drive. In this dissertation, we use the Heisenberg model to better understand the spin waves, which commonly appear in magnetic materials. This model considers the exchange interation of spins, together with the Zeeman effect. In this dissertation we use the eisenberg model for spin waves applied to some networks. The study for a two layer network where one of them is displaced in relation to the other was done. The behavior for a network displaced to the left and a network equally dislocated to the right is the same. Due to the helical structure of an RNA molecule we study the Heisenberg model in a network around a cylinder. For this network, we found that case where the network is symmetrically displaced is degenerate, which can be broke by changing the network configuration, so there is no symmetry in the system. / Todo dia novas invenções tecnológicas surgem no mundo, melhorando a vida da sociedade como um todo. Para que os novos dispositivos estejam cada vez mais evoluindo, a ciência também precisa estar evoluindo. Dentro da ciência, um assunto que ganha destaque são as propriedades magnéticas dos materiais, tais quais materiais ferromagnéticos. A partir do estudo de materiais magnéticos foi possível a fabricação de dispositivos como o HD de computadores. Nos sistemas ferromagnéticos os spins vizinhos estão acoplados uns aos outros por meio da interação de troca, possuindo modos coletivos chamados de ondas de spin. Para entender as propriedades de ondas de spin utiliza-se o modelo de Heisenberg, que considera o termo de troca, juntamente com o efeito Zeeman. Nesta dissertação utilizamos o modelo de Heisenberg para ondas de spins para algumas redes. O estudo para uma rede de duas camadas onde uma é deslocada em relação à outra foi realizado, observando que o comportamento para uma rede deslocada para a esquerda e uma rede igualmente deslocada para a direita é o mesmo. Motivados pelo formato helicoidal da molécula de RNA, estudamos uma rede ao redor de um cilindro. O caso onde a rede é disposta simetricamente é encontrado degenerescência, que pode ser desfeita alterando a configuração da rede de modo que não haja mais simetria.
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Ondas de spin em sistemas magnéticos bidimensionais com interação de troca aleatória

CUNHA, Anderson Magno Chaves January 2009 (has links)
CUNHA, Anderson Magno Chaves. Ondas de Spin em sistemas magnéticos bidimensionais com interação de troca aleatória. 2009. 75 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2011-09-26T16:26:54Z No. of bitstreams: 1 diss Anderson Magno Chaves Cunha.pdf: 1201363 bytes, checksum: 86a3a68de7d722407cb53986356604c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Amélia Barrocas(ameliabarrocas@ufc.br) on 2011-10-07T14:45:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diss Anderson Magno Chaves Cunha.pdf: 1201363 bytes, checksum: 86a3a68de7d722407cb53986356604c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-10-07T14:45:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diss Anderson Magno Chaves Cunha.pdf: 1201363 bytes, checksum: 86a3a68de7d722407cb53986356604c2 (MD5) Previous issue date: 2009 / Spin waves are collective excitations that occur in magnetic materials. In the ferromagnetic case, these collective excitations are the motion in phase of the spin precession in a magnetic crystal lattice, representing a magnetic crystal. This precession is caused by disturbances in the magnetic system under study, for example, a small change in temperature causes variation in the number of precessions system. This variation in temperature causes the precession of a magnetic dipole moment of which interacts with its neighbors, leading to a spread of the disturbance. This disturbance has wave character, and the same intensity for different neighbors next. These waves of spin can be observed by some experimental methods, such as: the inelastic neutron scattering, inelastic scattering of light including Raman and Brillouin scattering, to name a few. The importance of spin waves emerges clearly when magnetoelectronic devices are operated at high frequencies. This situation, the generation of spin waves can sing in a significant loss of energy of these systems, because the excitation of such waves consumes a small part of the energy of the system. Therefore, the generation of spin wave limits the width of line and the power factor, or quality, Q, of some microwave devices. Due to the application technologic, is major study spin waves in magnetics multilayer systems and systems of low dimensionality, because these systems are candidates for obtaining new electronic systems. Our goal here is to study the behavior of the spin waves in two-dimensional systems where the exchange interactions are random. Random exchange interactions imply that the resistance that the system requires changing the orientation of their magnetic dipole moments of are not the same line by line in the environment under study. The system is model by Heisenberg Hamiltonian where the spin operators are treated at low temperatures using the transformations of Holstein-Primakoff. We observed that the spectrum of spin waves changes significantly when compared to that without the random disturbance. / Ondas de spin são excitações coletivas que surgem em materiais magnéticos. No caso ferromagnético, essas excitações coletivas são o movimento em fase da precessão de todos os spins de uma rede cristalina, representando um cristal magnético. Essa precessão é causada por perturbações no sistema magnético em estudo, por exemplo, uma pequena variação na temperatura provoca variação no numero de precessões do sistema. Essa variação na temperatura provoca a precessão de um momento de dipolo magnético que interage com seus vizinhos levando a uma propagação dessa perturbação. Essa perturbação tem caráter ondulatório, e a mesma intensidade para diferentes vizinhos próximos. Essas ondas de spin podem ser observadas através de alguns métodos experimentais, tais como: espalhamento inelástico de nêutrons, espalhamento inelástico de luz incluindo espalhamento Raman e Brillouin, para citar alguns. A importância das ondas de spin surge claramente quando aparelhos magnetoeletrônicos são operados a altas frequências. Nessa situação a geração de ondas de spin pode ser um processo significante na perda de energia desses sistemas, pois a excitação de tais ondas consome uma pequena parte da energia do sistema. Portanto, a geração de ondas de spin limita a largura de linha e o fator de potˆencia ou qualidade Q de alguns aparelhos de microondas. Devido a essa aplicabilidade tecnológica, ´e importante estudar ondas de spin em sistemas de multicamadas magnéticas, e sistemas de baixa dimensionalidade, pois, tais sistemas são candidatos a obtenção de novos sistemas eletrônicos. Nosso objetivo aqui é estudar o comportamento de ondas de spin em sistemas bi-dimensionais onde as interações de troca são aleatórias. Interações de troca aleatórias implicam que a resistência que o sistema impõe a mudança da orientação dos seus momentos de dipolo magnético não são as mesmas de linha por linha do meio em estudo. O sistema é modelado através de um Hamiltoniano de Heisenberg onde os operadores de spin são tratados a baixas temperaturas usando as transformações de Holstein-Primakoff. Observamos que o espectro de ondas de spin varia significativamente quando comparado àquele sem a perturbação aleatória.
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Comportamento crítico de um modelo metamagnético compressível

Moreira, Antonio Flavio Barbosa January 2003 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-20T13:49:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190522.pdf: 6195045 bytes, checksum: 91a36e9f23c00dce24567f6d41413115 (MD5) / O comportamento crítico de um sistema metamagnético compressível do tipo Ising, com tensão de cisalhamento infinita entre os sítios da rede é estudado, primeiramente, na aproximação de campo médio por meio de uma expansão de Landau. No caso do acoplamento spin-rede isotrópico o sistema pode apresentar, além do comportamento do modelo rígido, outras possibilidades. No caso anisotrópico considera-se perturbativamente os efeitos da elasticidade, permitindo comparações com dados experimentais. O modelo foi investigado sob uma análise de grupo de renormalização no espaço recíproco, onde o hamiltoniano apropriado foi obtido por meio de uma expansão em torno da solução de campo médio. Escritas as equações de recorrência, os reescalonamentos do espaço e das variáveis de spin revelam um hamiltoniano renormalizado isento das variáveis irrelevantes. Alguns pontos fixos são fisicamente acessíveis, devido à anisotropia do acoplamento spin-rede, que estabiliza a transição de segunda ordem. O comportamento crítico básico é composto de duas linhas de transição de primeira ordem, em altas e baixas temperaturas, conectadas por dois pontos tricríticos a uma linha de transição contínua, mas podem haver outras possibilidades. A expansão de Landau do modelo metamagnético rígido é revisitada e considerada até ordem doze no parâmetro de ordem. Em muitos casos, coeficientes dos termos acima de quarta ordem são negativos na condição de criticalidade. Um estudo numérico dos diagramas de fases, mostra que tal fato não produz modificações.
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Propriedades de exchange bias e congelamento de spins de superfície em nanopartículas magnéticas

Silva, Franciscarlos Gomes da January 2009 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-03-31T15:29:51Z No. of bitstreams: 1 2009_FranciscarlosGomesdaSilva.pdf: 3878222 bytes, checksum: 0b8e3cd7417456ca6f19d72a46db932c (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-18T03:31:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_FranciscarlosGomesdaSilva.pdf: 3878222 bytes, checksum: 0b8e3cd7417456ca6f19d72a46db932c (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-18T03:31:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_FranciscarlosGomesdaSilva.pdf: 3878222 bytes, checksum: 0b8e3cd7417456ca6f19d72a46db932c (MD5) Previous issue date: 2009 / Nós apresentamos aqui medidas de magnetização realizadas a baixas temperaturas em nanocolóides magnéticos baseados em partículas de ferrita de manganês de tamanho 3.3 nm. Este nanocolóide foi obtido por uma estratégia química núcleo/superfície desenvolvida para a síntese de ferrofluidos. A dependência da temperatura das medidas de magnetização nos permitiu separar duas contribuições. Uma associada ao núcleo bem ordenado, com uma dependência da temperatura que segue a lei efetiva de Block e outra relacionada a superfície de spins congelados em uma estrutura desordenada como a de um vidro de spin. Após resfriar a amostra em alto campo observou-se um deslocamento no ciclo de histerese, o que indica a existência de um acoplamento entre o núcleo ferrimagnético ordenado e a superfície de camada desordenada. O deslocamento no ciclo de histerese nos permite avaliar o campo de exchange, determinado pelo deslocamento do campo da origem e está aumentando com o campo aplicado usado no processo de resfriamento. Diferentemente, medidas de magnetização na dependência da temperatura para diferentes magnitudes de campos aplicados indicam uma contribuição adicional dos spins desordenados para a magnetização em baixas temperaturas. Além disso, foi possível determinar para cada magnitude de campo aplicado uma temperatura de congelamento, na qual a superfície é congelada em uma estrutura como a de um vidro de spins. A variação da temperatura de congelamento Tf com o campo aplicado, indica neste caso um aumento no acoplamento núcleo/superfície com o campo aplicado _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / We present here magnetization measurements performed at low temperatures on magnetic nanocolloids based on 3.3 nm sized particles of manganese ferrite. This nanocolloid was obtained by a chemical core/shell strategy developed for the synthesis of ferro uids. Temperature dependence of the magnetization measurements allowed us to separate two contributions. One associated to the well ordered core, with a temperature dependence which follows an eective Bloch law and the other related to surface spins frozen in a disordered spin glass like structure. After cooling the sample in a high eld we observer a shift on the hysteresis loops, which indicates the existence of a coupling between the ferrimagnetic ordered core and the disordered surface layer. The shift on the hysteresis loop allow us to evaluated the exchange bias eld, determined from the eld oset from the origin, and is increasing as the applied eld used in cooling process. Otherwise measurements of temperature dependence of magnetization for different magnitudes of applied field indicate an additional contribution to the magnetization of the disordered spins to low temperatures. Moreover it was possible to determine for each applied field magnitude a freezing temperature, in which the surface is frozen in a spin glass like structure. The variation of the freezing temperature Tf with the applied field, indicates in this case an increasing in the coupling core/shell with the applied field.
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Estudo teórico da otimização da magneto-hipertermia induzida por nanopartículas e nanocompósitos magnéticos

Massa, Letícia de Oliveira 24 June 2011 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-11-17T15:20:43Z No. of bitstreams: 1 2011_LeticiaOliveiraMassa.pdf: 3442386 bytes, checksum: ffde50ceadc09690b29a60136425a2e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Leila Fernandes (leilabiblio@yahoo.com.br) on 2011-12-14T11:05:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_LeticiaOliveiraMassa.pdf: 3442386 bytes, checksum: ffde50ceadc09690b29a60136425a2e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-12-14T11:05:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_LeticiaOliveiraMassa.pdf: 3442386 bytes, checksum: ffde50ceadc09690b29a60136425a2e5 (MD5) / Nanopartículas magnéticas apresentam muitas propriedades fascinantes. Por exemplo, seu tamanho é controlável, variando de poucos nanômetros a dezenas, podem ser cobertas com materiais orgânicos ou inorgânicos como metais ou moléculas biológicas para fazê-las interagirou ligarem-se a uma entidade biológica, podem ser manipuladas por um gradientede campo externo e podem gerar calor em um campo magnítico alternado. Portanto, nanopartículas magnéticas oferecem atrativas aplicações em potencial na biomedicina, como tratamentos de hipertermia, separaçãoo magnética, entrega dirigida de drogas e agentes de contraste para imageamento por ressonância magnética (MRI). Neste trabalho, voltamos a nossa atenção para mecanismos de aquecimento e fatores que infuenciam as nanopartículas sujeitas a campos magnéticos alternados, a m de aumentar a eficiência da magneto-hipertermia. Muitos fatores, como a amplitude e frequência do campo magnético alternado, tamanho das nanopartículas magnéticas, forma e estados de dispersão, tratamento da superfície e concentração de nanopartículas magnéticas são parâmetros que influenciam a magneto-hipertermia. Afim de investigar propriedades de um conjunto de nanopartículas, como fimes finos de multicamadas, nanocompósitos e ferro uidos, desenvolvemos um código FORTRAN baseado no método Monte Carlo. O sucesso desse código foi verifiado pela comparação de nossos resultados numéricos com soluções analíticas para o modelo de Ising bi- e tridimensional. Aplicamos também o método Monte Carlo em sistemas magnéticos descritos pelo modelo de Stoner-Wolfarth para obter loops de histerese e sua dependência com a temperatura. Também derivamos expressões analíticas de fatores de demagnetização e campos demagnetizantes em corpos elipsoidais (esferas e elipsoides) e n~ao elipsoidais (cilindros e prismas retangulares), para estudar os efeitos da forma na magneto-hipertermia. Além disso, desenvolvemos um método versátil para obter os campos demagnetizantes de nanopartículas com estrutura core-shell, sendo apresentados os resultados correspondentes. Finalmente, a perda de energia por ciclo de um campo magn ético linearmente polarizado e a taxa de perda específica (SLP, Speci c Loss Power) de partículas esféricas e esferoidais foram estudadas por meio da equação de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) considerando a anisotropia de forma. Encontramos que a liberação de calor é fortemente dependente da forma das nanopartículas e da sua orientação em relação ao campo magnético aplicado. A SLP de nanopartículas de geometria esférica é maior que a de partículas esferoidais. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Magnetic nanoparticles (MNPs) present many fascinating properties. For instance, they have controllable sizes ranging from a few nanometres up to tens of nanometres, they can be coated with either organic or inorganic materials such as metals or biological molecules to make them interact with or bind to a biological entity, they can be manipulated by an external magnetic eld gradient and they can generate heat in an alternating magnetic eld. Therefore MNPs o er many attractive potential applications in biomedicine such as hyperthermia treatments, magnetic separation, drug delivery and magnetic resonance imaging (MRI) contrast enhancement. In this work, we focus our attention on the heating mechanism and in uencing factors of MNPs in alternating magnetic elds in order to improve the e ciency of magneto-hyperthermia. As known, many factors such as the amplitude and frequency of alternating magnetic eld, magnetic particle sizes, shape and dispersion state, surface treatment and the concentrations of MNPs in uence hyperthermia. With the investigation of magnetic properties of an assemble of MNPs in view, such as multi-layered thin lms, nanocomposites and ferro uids, we have developed a FORTRAN code based on Monte Carlo method. The success of this code has been veri ed by comparison of our computation results with analytical solutions of the bi- and tridimensional Ising models. We have applied the Monte Carlo method also to magnetic systems described by the Stoner-Wolfarth model to obtain the hysteresis loops and its dependence with the temperature. Also, we have derived the analytical expressions of demagnetizing factors and demagnetizing elds in ellipsoidal (spherical and ellipsoidal MNPs) and nonellipsoidal (cylinders and rectangular prisms) bodies. In addition, we have developed a versatile method to obtain demagnetizing factors and demagnetizing elds of MNPs with core/shell structures, and the corresponding results are presented. Finally, the energy loss per cycle of linearly polarized magnetic eld and speci c loss power (SLP) of spherical and spheroidal particles have also been studied by means of Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) equation taking into account the uniaxial and form anisotropies. We nd that the heat output is strongly dependent on the shape of MNPs and orientation of the particles in relation to the applied eld. The SLP of NMPs with spherical geometries is greater than that of the spheroidal particles.
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Amplificação de mágnons e desmagnetização de poços quânticos de (Ga,Mn) As induzida por campo de laser

Mikhail, Hanna Degani 21 October 2011 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2011. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2012-02-23T14:37:03Z No. of bitstreams: 1 2011_HannaDeganiMikhail.pdf: 2181068 bytes, checksum: 78ffdf5a0ca69f4b8703849ad67d03e9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2012-02-24T10:59:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_HannaDeganiMikhail.pdf: 2181068 bytes, checksum: 78ffdf5a0ca69f4b8703849ad67d03e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-02-24T10:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_HannaDeganiMikhail.pdf: 2181068 bytes, checksum: 78ffdf5a0ca69f4b8703849ad67d03e9 (MD5) / Neste trabalho, realizamos um estudo teórico para determinar a taxa de geração de mágnons e a consequente redução da magnetização de um poço quântico semicondutor magnético diluído de (Ga,Mn)As, devido a processos de espalhamento buraco–mágnon, induzidos pela interação do gás de buracos quase–bidimensional com campo laser. Para este fim, escrevemos a equação de Schrödinger (na aproximação da massa efetiva) para um buraco confinado por um potencial unidimensional ideal na direçãoz, interagindo com o campo laser aplicado. Determinamos a função de onda do sistema a partir da solução da equação de Schrödinger, e efetuamos o cálculo dos elementos da matriz de espalhamento buraco– mágnon. A interação buraco–mágnon foi tratada pela teoria da perturbação de primeira ordem, considerando somente mágnons associados à precessão dos spins localizados dos íons de Mn. A partir dos elementos da matriz de espalhamento, obtivemos a probabilidade de transição por unidade de tempo, considerando processos de transição acompanhados de absorção/emissão de ambos, mágnons e fótons (com a mesma frequência do campo laser) simultaneamente. Em seguida, determinamos a equação cinética obedecida pela população de mágnons, que também nos fornece o coeficiente de amplificação dos mesmos. Finalmente, calculamos a desmagnetização a partir de sua relação com o número de mágnons presente no sistema. Aplicando o modelo descrito acima para transições intra sub–bandas, com um campo laser forte, verificamos que a amplificação da população de mágnons se torna apreciável quando a amplitude do campo elétrico associado ao laser supera o campo crítico, da ordem de 108V=m, levando a coeficientes de amplificação de mágnons entre 1011 e 1012 s1. A desmagnetização mostrou forte dependência com a largura do poço quântico e com a intensidade do campo elétrico, sendo tanto maior quanto menor a largura do poço e maior a intensidade do campo elétrico associado ao laser. Obtivemos uma redução tanto nos valores do coeficiente de amplificação quanto da desmagnetização, quando consideramos transições inter sub–bandas com Neste trabalho, realizamos um estudo teórico para determinar a taxa de geração de mágnons e a consequente redução da magnetização de um poço quântico semicondutor magnético diluído de (Ga,Mn)As, devido a processos de espalhamento buraco–mágnon, induzidos pela interação do gás de buracos quase–bidimensional com campo laser. Para este fim, escrevemos a equação de Schrödinger (na aproximação da massa efetiva) para um buraco confinado por um potencial unidimensional ideal na direçãoz, interagindo com o campo laser aplicado. Determinamos a função de onda do sistema a partir da solução da equação de Schrödinger, e efetuamos o cálculo dos elementos da matriz de espalhamento buraco– mágnon. A interação buraco–mágnon foi tratada pela teoria da perturbação de primeira ordem, considerando somente mágnons associados à precessão dos spins localizados dos íons de Mn. A partir dos elementos da matriz de espalhamento, obtivemos a probabilidade de transição por unidade de tempo, considerando processos de transição acompanhados de absorção/emissão de ambos, mágnons e fótons (com a mesma frequência do campo laser) simultaneamente. Em seguida, determinamos a equação cinética obedecida pela população de mágnons, que também nos fornece o coeficiente de amplificação dos mesmos. Finalmente, calculamos a desmagnetização a partir de sua relação com o número de mágnons presente no sistema. Aplicando o modelo descrito acima para transições intra sub–bandas, com um campo laser forte, verificamos que a amplificação da população de mágnons se torna apreciável quando a amplitude do campo elétrico associado ao laser supera o campo crítico, da ordem de 108V=m, levando a coeficientes de amplificação de mágnons entre 1011 e 1012 s1. A desmagnetização mostrou forte dependência com a largura do poço quântico e com a intensidade do campo elétrico, sendo tanto maior quanto menor a largura do poço e maior a intensidade do campo elétrico associado ao laser. Obtivemos uma redução tanto nos valores do coeficiente de amplificação quanto da desmagnetização, quando consideramos transições inter sub–bandas com um campo laser forte ou transições intra (inter) sub–bandas com dois campos laser’s aplicados (um no regime de campo forte e outro no de campo fraco).um campo laser forte ou transições intra (inter) sub–bandas com dois campos laser’s aplicados (um no regime de campo forte e outro no de campo fraco). ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work we carried out a theoretical study in order to determine the magnons growth rate and therefore the drop on the magnetization of a (Ga,Mn)As diluted magnetic semiconductor quantum well, due to hole–magnon scattering processes, induced by the interaction of quasi-two dimensional hole gas under a laser field. For this purpose, we wrote the Schrödinger equation (under the e ective mass approximation) for a confined hole in an ideal one–dimensional potential at the zdirection, interacting with the applied laser field. We determined the wave function of the system by solving the Schrödinger equation, and we calculated the elements of the hole-magnon scattering matrix. The hole-magnon interaction was treated under a first-order perturbation theory, considering only the magnons associated with the localized spin precession at the Mn ions. From the scattering matrix elements, we obtained the rate transition probability, considering transition processes accompanied by absorption/emission of both magnons and photons (under the same laser field frequency) simultaneously. Following, we determined the kinetic equation obeyed by the population of magnons, which also provides their amplification coe cient. Finally, we calculated the demagnetization from its relationship with the number of magnons of the system. When applying the model mentioned above to intra-subband transitions under a strong laser field, we verified an appreciably increase in the population of magnons when the amplitude of the electric part of the laser field overcomes a critical value, on the order of 108V=m, allowing an magnon amplification coe cient between 1011 and 1012 s1. The demagnetization showed a strong dependence on the width of the quantum well as well as the electric field intensity, being as higher as the smaller is the width of the well and the higher is the electric field intensity due to laser. We obtained a drop on the values of the amplification coe cient as well as for the demagnetization when considering inter-subband transitions under a strong laser field or intra (inter)-subband transitions with two applied laser fields (one at the strong and the other at the weak regime).

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