Mecanismos de reversão da magnetização em arranjos de nanotubos de níquel: estudo por simulação micromagnética

Abstract

Neste trabalho foram estudados os efeitos da espessura e da variação angular do campo aplicado em arranjos hexagonais de nanotubos de Níquel (Ni). O estudo foi feito por simulação micromagnética utilizando Object Oriented Micro Magnetism Framework (OOMMF) e MuMax3, estes softwares são baseados no método de diferenças finitas (MDF). Uma análise preliminar acerca dos modos de reversão foi feita por meio de cálculo e comparação da competição energética existente no nanotubo. Desse estudo analítico, confirmamos que os modos de reversão que aparecem, considerando as configurações geométricas apresentadas nos resultados, são o Vórtex e o Transversal. Posteriormente a isso, fizemos a análise utilizando simulação micromagnética obtendo curvas de histerese, campo coercitivo Hc e remanescência reduzida Mᵣ, além de um diagrama de fases da energia total em função da espessura do nanotubo, tendo como resultado a confirmação dos cálculos analíticos, os quais apresentam modos de reversão Vórtex ou Transversal. Foi abordada a dependência angular de Hc e Mᵣ para diferentes espessuras β. Com isso, confirmamos que ao variar o ângulo de aplicação do campo magnético há uma mudança no modo de reversão da magnetização. Também foi tema de pesquisa, através das simulações, o comportamento de Hc e Mᵣ para diferentes distâncias entre os nanotubos. Este estudo proporcionou uma análise das interações de troca e dipolar entre os nanotubos. Além disso, obtivemos resultados referentes à simulação dinâmica dos momentos magnéticos, em que é verificado, claramente, a forte influência dipolar nos nanotubos, confirmada através dos mapas de magnetização e dos gráficos da evolução temporal dos momentos. Finalizando nossos resultados, estudamos a reversão dos momentos magnéticos como função do campo magnético invertido. Foram analisados os gráficos para a componente do momento magnético no eixo Z (m𝓏) e a energia de troca (Eₑₓcₕ) como função do tempo, e assim modificamos o valor do campo magnético Hₑₓₜ = −∆H, em que ∆H = 5, 10, 20, 50 e 110 mT. Observamos que a importância destas análises é devida aos valores da energia de troca que estão associadas ao modo de reversão dos momentos. No caso de um modo de reversão bem definido, a energia de troca não mudará no tempo durante a reversão. Com isso, há várias formas de acompanhar a reversão dos momentos magnéticos e a ideia de impor várias condições finais, ∆H = 5, 10, 20, 50 e 110 mT, está relacionada com a independência que o sistema deverá assumir a condição de equilíbrio de cada modo de reversão. Desta forma, vemos que em todos os ∆H, a energia de troca muda de diferentes formas e sobretudo oscilando, esta oscilação mostra que não há um modo bem estabelecido e as trocas que ocorrem em m𝓏 confirmam isto. Por conseguinte, não há um modo bem definido na reversão de nanotubos em arranjo e portanto as soluções de um único nanotubo não se adequam totalmente a esta nova situação. Assim, o estudo sobre a reversão dos momentos magnéticos em função do campo invertido está relacionado com as promessas de gravação em mídias magnéticas.