Made available in DSpace on 2015-03-03T15:15:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThiagoRSM_DISSERT.pdf: 2357415 bytes, checksum: de6b1ec7846073cb320ec844519a3f92 (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / We report two theoretical works, based in numerical simulations. The first study consists in the investigation of equilibrium phases and vortex formation in Ferro and Permalloy circular and square nanoelements.The another have the aim to investigate the magnetostatic interaction between pairs of nanodisks of Ferro and Permalloy and it`s impact in the vortex structure / Apresentamos dois trabalhos te?ricos baseados em simula??es num?ricas. O primeiro estudo consiste na investigaa??o das fases de equil?brio e de nuclea??o de v?rtice em nanoelementos de Ferro e Permaloy com bases circular e quadrada. O outro possui o objetivo de investigar a intera??o magnetost?tica em pares de nanodiscos de Ferro e de Permaloy e seu impacto na estrutura do v?rtice

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-09T19:50:48Z No. of bitstreams: 1 LeonardoLinharesOliveira_TESE.pdf: 68488662 bytes, checksum: de2543920cd8d7f953cc8b1b5d1ebf66 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-13T19:10:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LeonardoLinharesOliveira_TESE.pdf: 68488662 bytes, checksum: de2543920cd8d7f953cc8b1b5d1ebf66 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T19:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeonardoLinharesOliveira_TESE.pdf: 68488662 bytes, checksum: de2543920cd8d7f953cc8b1b5d1ebf66 (MD5) Previous issue date: 2016-06-23 / Nanopart?culas bi-magn?ticas t?m se mostrado promissores em v?rias aplica??es tecnol?gicas, tais como produ??o de ?m?s permanentes, desenvolvimento de geradores de micro-ondas, nano osciladores e sistemas para grava??o magn?tica. Apresentamos um estudo te?rico acerca de nanoestruturas bimagn?ticas do tipo n?cleo@casca constitu?da de materiais ferromagn?ticos de alta e baixa anisotropia. O presente trabalho analisou nanopart?culas com geometria esf?rica e cil?ndrica. Part?culas com formato esf?rico pode ser empregada como pe?a fundamental na constru??o de im?s permanentes de alto desempenho, pois podem apresentar melhorias expressivas no produto energ?tico m?ximo, (BH)max, do sistema. O (BH)max ? um par?metro chave, pois determina se um material ? considerado bom para im? permanente. Nossos resultados mostram que o (BH)max pode ser melhorado significativamente, uma part?cula SmCo5 com 3,5 nm de di?metro recoberta por uma casca de Ferro de 2,5 nm de espessura pode apresentar (BH)max cerca de 4 vezes maior que a part?cula n?o recoberta. No entanto, para um n?cleo de mesmo material, com di?metro muito superior e cascas de Ferro relativamente espessas h? uma redu??o do (BH)max que inviabiliza seu uso para a fabrica??o de ?m?s permanentes. Discutiremos nesse trabalho o comportamento do produto energ?tico destes sistemas. Nanoestruturas com geometria cil?ndrica apresentam diversas aplica??es, como nano osciladores e mem?rias magn?ticas. Dessa forma, conhecer o perfil magn?tico e o comportamento da magnetiza??o no processo de desmagnetiza??o ? de grande relev?ncia. Um cilindro de Permalloy pode com di?metro de 57,0 nm e altura de 21,0 nm apresentar ao longo de sua curva de magnetiza??o o estado v?rtice. A inibi??o deste estado ? relevante para algumas aplica??es e pode ser alcan?ada com a presen?a de um anel externo de um material com momento magn?tico elevado. Do mesmo modo, pode apresentar v?rtice na curva de magnetiza??o devido a presen?a do anel magn?tico. Estudamos ainda os estados magn?ticos presentes em an?is devido a intera??o magn?tica dipolar com o n?cleo. / Bi-magnetic anoparticles has been shown promises in several tachnological applications, such that permanent magnets, microwave generators devices, nanooscilators and magnetic record system for example. We presents a theoretical study about bi-magnetic core@shell nanoparticles consisting of high and low anisotropy ferromagnetic materials. The present work has analyzed nanoparticles with spherical and cylindrical geometries. Spherical particles can be employed as building block for high performance magnets, because can presents a expensive improvement in high energy product, (BH)max, of the system. The (BH)max is a key parameter, because it?s indicate if a material is good to permanent magnets. Our results show that (BH)maxcan be improved significantly, a particle of SmCo5 with 3.5 nm recovered by iron shell with 2.5 nm thickness can presents (BH)max thereabout 4 times great then uncovered particle. In other way, a core of the same material, with major diameter s relative thick shell there is a reduction in (BH)max that unfeasible their use in production of permanent magnets. We discuss in the present work the behavior of energy product these systems. Nanostructures with cylindrical geometries presents several applications, such that nano-oscillators and magnetic memory. In this way, know the magnetic profile and behavior of magnetization in demagnetizing process is relevant. A permalloy cylinder can, with 57.0 nm diameter and 21.0 nm height, presents along your magnetization curve, a vortex state. The inhibition of this state is relevant for some applications and can be reached with a presence of an external ring with elevated magnetic moment material. In the same way, can present vortex in magnetization curve by magnetic ring presence. We study further the magnetic states existing in magnetic ring due to magnetic dipolar interaction with a core.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:15:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaGDS_TESE.pdf: 10253325 bytes, checksum: a11a4b9893c49f999607f55737b5aded (MD5) Previous issue date: 2014-07-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The effect of confinement on the magnetic structure of vortices of dipolar coupled ferromagnetic nanoelements is an issue of current interest, not only for academic reasons, but also for the potential impact in a number of promising applications. Most applications, such as nano-oscillators for wireless data transmission, benefit from the possibility of tailoring the vortex core magnetic pattern. We report a theoretical study of vortex nucleation in pairs of coaxial iron and Permalloy cylinders, with diameters ranging from 21nm to 150nm, and 12nm and 21nm thicknesses, separated by a non-magnetic layer. 12nm thick iron and Permalloy isolated (single) cylinders do not hold a vortex, and 21nm isolated cylinders hold a vortex. Our results indicate that one may tailor the magnetic structure of the vortices, and the relative chirality, by selecting the thickness of the non-magnetic spacer and the values of the cylinders diameters and thicknesses. Also, the dipolar interaction may induce vortex formation in pairs of 12nm thick nanocylinders and inhibit the formation of vortices in pairs of 21nm thick nanocylinders. These new phases are formed according to the value of the distance between the cylinderes. Furthermore, we show that the preparation route may control relative chirality and polarity of the vortex pair. For instance: by saturating a pair of Fe 81nm diameter, 21nm thickness cylinders, along the crystalline anisotropy direction, a pair of 36nm core diameter vortices, with same chirality and polarity is prepared. By saturating along the perpendicular direction, one prepares a 30nm diameter core vortex pair, with opposite chirality and opposite polarity. We also present a theoretical discussion of the impact of vortices on the thermal hysteresis of a pair of interface biased elliptical iron nanoelements, separated by an ultrathin nonmagnetic insulating layer. We have found that iron nanoelements exchange coupled to a noncompensated NiO substrate, display thermal hysteresis at room temperature, well below the iron Curie temperature. The thermal hysteresis consists in different sequences of magnetic states in the heating and cooling branches of a thermal loop, and originates in the thermal reduction of the interface field, and on the rearrangements of the magnetic structure at high temperatures, 5 produce by the strong dipolar coupling. The width of the thermal hysteresis varies from 500 K to 100 K for lateral dimensions of 125 nm x 65 nm and 145 nm x 65 nm. We focus on the thermal effects on two particular states: the antiparallel state, which has, at low temperatures, the interface biased nanoelement with the magnetization aligned with the interface field and the second nanoelement aligned opposite to the interface field; and in the parallel state, which has both nanoelements with the magnetization aligned with the interface field at low temperatures. We show that the dipolar interaction leads to enhanced thermal stability of the antiparallel state, and reduces the thermal stability of the parallel state. These states are the key phases in the application of pairs of ferromagnetic nanoelements, separated by a thin insulating layer, for tunneling magnetic memory cells. We have found that for a pair of 125nm x 65nm nanoelements, separated by 1.1nm, and low temperature interface field strength of 5.88kOe, the low temperature state (T = 100K) consists of a pair of nearly parallel buckle-states. This low temperature phase is kept with minor changes up to T= 249 K when the magnetization is reduced to 50% of the low temperature value due to nucleation of a vortex centered around the middle of the free surface nanoelement. By further increasing the temperature, there is another small change in the magnetization due to vortex motion. Apart from minor changes in the vortex position, the high temperature vortex state remains stable, in the cooling branch, down to low temperatures. We note that wide loop thermal hysteresis may pose limits on the design of tunneling magnetic memory cells / Os efeitos de confinamento e o forte acoplamento dipolar na estrutura de v?rtices de nano-elementos ferromagn?ticos ? um tema de interesse atual, n?o apenas pelo valor puramente acad?mico, mas tamb?m pelo impacto em grande n?mero de dispositivos da ?rea de spintr?nica. Muitos dispositivos, como nano-osciladores para transmiss?o de dados sem fio, podem tirar grande proveito da possibilidade de controlar o padr?o magn?tico do n?cleo do v?rtice magn?tico. Relatamos um estudo te?rico da nuclea??o de v?rtices em um par de cilindros coaxiais de ferro e de Permalloy, com di?metros desde 21nm at? 150nm e espessuras de 12nm e de 21nm, separados por uma fina camada n?o-magn?tica. Cilindros isolados de ferro e Permalloy com espessura de 12nm n?o permitem a forma??o de v?rtices, enquanto que cilindros de espessura de 21nm possuem v?rtices quando isolados em reman?ncia. Nossos resultados indicam que ? poss?vel controlar a estrutura magn?tica dos v?rtices, bem como a chiralidade e polaridade relativa dos dois v?rtices, pela escolha apropriada dos valores dos di?metros e da separa??o dos dois cilindros ferromagn?ticos. Dependendo do valor da separa??o entre os cilindros, a intera??o dipolar pode induzir a forma??o de v?rtices em pares de cilindros de espessura de 12nm e inibir a forma??o de v?rtices em pares de cilindros de 21nm de espessura. Al?m disso, mostramos que a rota de prepara??o do estado magn?tico em campo nulo, pode ser usada para determinar a chiralidade e polaridade relativa dos dois v?rtices. Por exemplo: partindo da satura??o da magnetiza??o de um par de cilindros de ferro com di?metro de 81nm e espessura de 21nm, na dire??o do eixo f?cil da anisotropia uniaxial do ferro, resulta um par de v?rtices com n?cleo de 36nm, mesma chiralidade e mesma polaridade. Partindo do estado saturado em uma dire??o no plano e perpendicular ao eixo de anisotropia uniaxial, resulta um par de v?rtices com n?cleo de 30nm de di?metro, com chiralidade e polaridade opostas. Relatamos tamb?m um estudo te?rico do impacto de v?rtices magn?ticos na histerese t?rmica de um par de nanoelementos el?pticos de ferro, de 10nm de espessura, separados por um espa?ador n?o-magn?tico e acoplados com um substrato antiferromagn?tico por energia de 3 troca. Nossos resultados indicam que h? histerese t?rmica em temperatura ambiente (muito menor do que a temperatura de Curie do ferro), se o substrato for uma superf?cie n?o compensada de NiO. A histerese t?rmica consiste na diferen?a da sequ?ncia de estados magn?ticos nos ramos de aquecimento e resfriamento de um ciclo t?rmico, e se origina na redu??o do valor do campo de interface em altas temperaturas, e na reestrutura??o das fases magn?ticas impostas pela intera??o dipolar forte entre os dois nanoelementos de ferro. A largura da histerese t?rmica varia entre 500K ? 100K para dimens?es laterais de 125nm x 65nm e 145nm x 65nm. Focamos nos ciclos t?rmicos de dois estados especiais: o estado antiparalelo, com o nanoelmento em contato com o substrato alinhado na dire??o do campo de interface e o outro nanoelemento alinhado em dire??o oposta; e o estado paralelo em que os dois nanoelementos est?o alinhados com o campo de interface em temperaturas baixas. Esses s?o os dois estados magn?ticos b?sicos de c?lulas de mem?rias magn?ticas de tunelamento. Mostramos que a intera??o dipolar confere estabilidade t?rmica ao estado antiparalelo e reduz a estabilidade t?rmica do estado paralelo. Al?m disso, nossos resultados indicam que um par de cilindros com dimens?es de 125nm x 65nm, separados por 1.1nm, com campo de interface de 5.88kOe em temperatura de 100K, est? no estado paralelo. Essa fase se mant?m at? 249K, quando h? uma redu??o de 50% da magnetiza??o devido ? nuclea??o de um v?rtice no nanoelemento com superf?cie livre. Pequenas varia??es da magnetiza??o, devidas ao movimento do v?rtice, s?o encontradas no ramo de aquecimento, at? 600K. O estado encontrado em 600K se mant?m ao longo do ramo de resfriamento, com pequenas mudan?as na posi??o do v?rtice. A exist?ncia de histerese t?rmica pode ser um s?rio limite de viabilidade de mem?rias magn?ticas de tunelamento