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Previous issue date: 2015-07-30 / CNPq / Neste trabalho foram estudados os efeitos da espessura em arranjos hexagonais de 100 nanocascas
de Níquel (Ni) e Cobalto (Co). O estudo foi feito por simulação micromagnética utilizando
Object Oriented Micro Magnetism Framework (OOMMF) baseado no método de diferenças
finitas (MDF). As nanocascas têm um raio exterior fixo Re = 20nm e a espessura ReRi foi
variada de acordo com a razão e = Ri=Re onde Ri é raio interior, com 0 e 0:8. Para simular
os ciclos de histerese e a reversão da magnetização assumimos que as cascas estão unidas. Além
disso, se considerou ligação por interação de troca e contribuição magnetocristalina. No caso do
Ni esta contribuição é cúbica com direções de anisotropia ao longo do eixo X, Y e Z e uniaxial
no caso do Co com a direção fácil ao longo do eixo Z. Também incluímos interação Zeeman ao
incidir um campo magnético externo e a contribuição magnetostática (desmagnetização). Não se
consideram efeitos térmicos nas simulações. Para o Ni, os ciclos de histereses obtidos com o
campo aplicado paralelo ao plano, mostraram que com a diminuição da espessura da casca o
campo coercitivo diminui. Os valores da coercividade obtidos (61:9230:8Oe) são maiores que
os reportados para o Ni bulk (0:7Oe) e para cascas de Ni de tamanho sub-micrométrico (32:3Oe).
Por outro lado verificamos que se encontram no intervalo dos valores reportados para pós de
esferas ocas de Ni (102Oe) e também para arranjos de esferas ocas de tamanho nanométrico
(104Oe). O aumento da coercividade para o arranjo de esferas ocas pode ser associado à sua
estrutura. Assim, a resposta magnética deve ser dominada pela anisotropia de forma. Isto foi
comprovado pela elevada remanência reduzida obtida (0:8), que é característico de uma direção
de fácil magnetização. Para o Co os ciclos de histerese são abertos na região de baixos campos
(< 2500Oe), o que foi reportado para cadeias de esferas ocas mesoscópicas. A magnetização
remanente encontra-se no intervalo de 0:010:4 dependendo da espessura da casca. O valor
de 0:04, incluído neste intervalo, foi reportado para nanofios de Co e Fe medidos com o campo
aplicado perpendicular ao eixo do fio. Isto poderia ser um sinal de que em nossos arranjos o
eixo efetivo de fácil magnetização é perpendicular ao plano do arranjo naquela amostra que
tem o referido valor. O campo coercitivo tem valores entre 50 e 700Oe, que é muito maior em
relação ao valor para amostras bulk, 10Oe. Este aumento é atribuído ao efeito da superfície ou
anisotropia de forma. Também maior do que 40Oe reportado por outros autores em esferas ocas
de 500nm de diâmetro e 40nm de espessura da casca. De acordo com os resultados obtidos é
possível observar, durante a inversão dos momentos, a formação de vórtices bem organizados
em arranjos de Co. O estudo da dinâmica feito neste trabalho, mostrou que a reversão dos
momentos não é homogênea e começa nas bordas do arranjo. A relaxação em todos os sistemas
aqui estudados é fortemente influenciada pelo valor de e e quanto menor é a espessura da casca
maior é o tempo de relaxação. O fator principal nas propriedades estáticas e dinâmicas de cascas
nanométricas é justo sua espessura. / In this work we studied the effects of thickness of hollow structures in hexagonal array. Nanosized
Nickel (Ni) and Cobalt (Co) hollow-spheres arrays were studied by micromagnetic simulation
using object oriented micromagnetic framework (OOMMF) based in the finite difference method
(FDM). The hollow spheres have a fixed external radius, Re = 20nm and the thickness of the
spheroidal shell ReRi were systematically changed. The variation was according to the ratio
e =Ri=Re with 0 e 0:8.We assume that the spheres are connected. In addition we considered
exchange interaction and magnetocrystalline contribution. In the case of Ni this contribution is
cubic with directions along the X axis, Y and Z, in the case of Co, uniaxial with easy direction
along the axis Z and interaction Zeeman. For the nickel, the hysteresis cycles obtained with the
applied field parallel to the array shows that decreasing thickness of the shell the coercive field
decreases. Compared with the coercive field (Hc) value of bulk Ni (0:7Oe) and that of hollow
Ni submicrometer-sized spheres (32:3Oe), the hollow Ni nano-sized exhibit much enhanced
coercivity (61:9230:8Oe). Furthermore verified that are in the range of values reported for
powder Ni hollow spheres (102Oe) and also to arrays of hollow spheres of nanometric size
(104Oe). The increase of coercivity for the array of hollow spheres may be attributed to their
special nanostructure. Thus the magnetic response is dominated by the shape anisotropy and
consequently it translates into high remanence (Mr=MS = 0:8). For the Co hysteresis loops
are open in the low field region (< 2500Oe), which has been reported to chains mesoscopic
hollow spheres. The remanent magnetization is in the range of 0:010:4 depending on the
thickness of the shell. The value of 0.04 in this range, has been reported in Co and Fe nanowires
measured with the applied field perpendicular to the wire axis. This could be a sign that in
our arrangements the effective easy axis of magnetization is perpendicular to the plane of
arrangement that sample having this value. The coercive field has values between 50 and 700Oe,
which is higher compared to the value for bulk samples, 10Oe. This increase is attributed to the
effect of surface or shape anisotropy. Also higher than 40Oe reported by other authors in hollow
spheres of 500nm diameter and 40nm thick bark. According to the results, it can estimate the
coherent mode is the main solution of the reversion of the magnetization. However you can
see, during inversion of moments, the vortex formation well organized in cobalt arrangements.
The study on the dynamics done in this work showed that the reversal of the moments is not
homogeneous and starts at the edges of the arrangement. The relaxation of all the systems studied
here, it is strongly influenced by the value of e, and the smaller the thickness of the shell is
greater relaxation time. The main factor in the static and dynamic properties of nanoscale shells
is just its thickness.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/15470 |
| Date | 30 July 2015 |
| Creators | YUSET, Guerra Dávila |
| Contributors | HERNÁNDEZ, Eduardo Padrón |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Ciencia de Materiais, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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