Magnetic materials when reduced to the nanoscale promote the emergence of new properties
and the specific functionalization of these magnetic nanostructures are key tools in the
development of improved devices for information technology (memory and data processing)
and detection. In this thesis were electro-deposited magnetic nanotubes in anodic aluminum
membranes. The properties of magnetic nanotube networks of Ni, Co, FeCo and FeNi with
different geometric parameters were investigated. The porous aluminum oxide membranes
were prepared using the hard anodizing process, in a self-ordering regime with pore distances
Dint=300nm. This process offers substantial advantages over conventional anodizing processes
in terms of processing time, allowing for faster oxide growth, with better arrangement and high
aspect ratio of nanopores. The nanotubes were electrodeposited through the potentiostat mode,
using porous membranes as the basis for their structure. Samples with external diameter of
140nm, 180nm and 220nm were obtained. In addition, the nanotubes have an additional degree
of freedom given by the thickness of the tube walls. In this way, nanotubes with constant external
diameter and different wall thicknesses of the tube were also synthesized. The structure and
morphologies of the synthesized samples were characterized by scanning electron microscopy,
x-ray dispersion spectroscopy and x-ray diffraction. The magnetic characterization was performed
through the vibrating sample magnetometer. Through the nanotubes with different diameters
it was possible to observe that the global anisotropy of the matrix is the result of the
competition between the magnetostatic interactions, magnetocrystalline anisotropy and form
anisotropy. With the increase of the diameter of NTs and the decrease of the distance between
them it was observed that the magnetostatic interactions prevail. Nanotubes with different wall
thicknesses were produced, maintaining constant the external diameter and the distance between
the structures. Through the characterization of these structures it was observed that for nearby
nanotubes, with distances smaller than their diameter, it is the wall thickness that determines
the magnetic interaction between the nanotubes of the network. The magnetization inversion
processes for NTs with different wall thicknesses were investigated through the analysis of the
coercive field as a function of the applied field. It can be seen that the same structure can
present two types of magnetization inversion, the transverse mode or vortex, and that this inversion
can be determined by adjusting the NT wall thickness. The comparative study between
the nanotubes with different compositions and geometric parameters showed that the magnetic
properties are strongly correlated with the geometric parameters. / Materiais magnéticos quando reduzidos à escala nanométrica promovem o surgimento
de novas propriedades e a funcionalização específica dessas nanoestruturas magnéticas são ferramentas
chave no desenvolvimento de dispositivos aprimorados para tecnologia da informação
(memória e processamento de dados) e detecção. Nesta tese foram sintetizados nanotubos
magnéticos eletrodespositados em membranas de alumínio anódico. Foram investigadas as
propriedades de redes de nanotubos magnéticos de Ni, Co, FeCo e FeNi, com diferentes parâmetros
geométricos. As membranas de óxido de alumínio poroso foram preparadas utilizando
o processo de anodização dura, em um regime de auto-ordenação com distâncias entre poros
Dint=300nm. Este processo oferece vantagens substanciais em relação aos processos convencionais
de anodização em termos do tempo de processamento, permitindo um crescimento mais
rápido de óxido, com um melhor ordenamento e alta razão de aspecto dos nanoporos. Os nanotubos
foram eletrodepositados através do modo potenciostato, utilizando as membranas porosas
como base para sua estrutura. Foram obtidas amostras com diâmetro externo de 140nm, 180nm
e 220nm. Além disso, os nanotubos apresentam um grau de liberdade adicional dado pela espessura
das paredes do tubo. Dessa forma, também foram sintetizados nanotubos com diâmetro
externo constante e com diferentes espessuras de parede do tubo. As estrutura e morfologias das
amostras sintetizadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia
de dispersão de raio-x e difratometria de raio-x. A caracterização magnética foi realizada
através do magnetômetro de amostra vibrante. Através dos nanotubos com diferentes diâmetros
foi possível observar que a anisotropia global da matriz é o resultado da competição entre
as interações magnetostáticas, anisotropia magnetocristalina e anisotropia de forma. Com o
aumento do diâmetro dos NTs e a diminuição da distância entre eles foi observado que as interações
magnetostáticas prevalecem. Nanotubos com diferentes espessuras de parede foram
produzidos, mantendo constante o diâmetro externo e a distância estre as estruturas. Através
da caracterização dessas estruturas foi observado que para nanotubos próximos, com distâncias
menores que seu diâmetro, é a espessura da parede que determina a interação magnética entre
os nanotubos da rede. Os processos de inversão de magnetização para NTs com diferentes espessuras
de parede foi investigado através da análise do campo coercivo em função do campo
aplicado. Mostrando que a mesma estrutura pode apresentar dois tipos de inversão de magnetização,
o modo transversal ou vórtice, e que esta inversão pode ser determinada através do
ajusta da espessura de parede do NT. O estudo comparativo entre os nanotubos com diferentes
composições e parâmetros geométricos mostrou que as propriedades magnéticas são fortemente
correlacionadas com os parâmetros geométricos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/12406 |
| Date | 09 September 2016 |
| Creators | Chrischon, Dieivase da Silva |
| Contributors | Dorneles, Lúcio Strazzabosco, Viegas, Alexandre Da Cas, Gündel, André, Oliveira, Artur Harres de, Calegari, Eleonir João |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, Brasil, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 600, 947f4da4-556b-4bd8-9d21-b8948b291ef3, 29965af6-f306-47e9-95cf-322a12d0ba26, 7b1812a5-1651-4b73-96b1-6917f5f879c4, 7650d640-2680-47ba-851e-aba0c3345772, 1a915a96-c2d3-45e2-85d4-fe07c7616599, dffd1794-93d3-4090-a812-3dbcb1f5a343 |
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