V´ ortices Duplos Nos Dois Nanoelementos (DVV)

Como j´a sabemos, a fase DVV ocorre quando temos dois v´ortices em cada nanoes- trutura acoplada. Nas nossas simula¸c˜oes ocorreu apenas estados DVV com uma estru- tura VDV em cada nanoestrutura. A fase magn´etica VDV j´a foi discutida nesse mesmo cap´ıtulo, quando analisamos o diagrama da figura 3.3 e seus respectivos estados. Por esse motivo, vamos nos limitar a analisar a curva de magnetiza¸c˜ao de uma estrutura de nanoe- lementos acopladas cuja fase remanente ´e uma estrutura VDV. Como dito anteriormente, nenhum estado do diagrama da figura 3.22 apresenta magnetiza¸c˜ao n˜ao nula. Ou seja, esperamos que essas estruturas sejam sim´etricas entre si em remanˆencia.

A figura 3.25 nos mostra uma curva de magnetiza¸c˜ao com alguns mapas de spin em determinados pontos da mesma. A estrutura come¸ca sempre saturada em uma dire¸c˜ao predeterminada. No segundo ponto, observamos a forma¸c˜ao dos estados de v´ortices nos cantos de cada nanoelemento e uma sa´ıda do plano indicado pelo mapa de cores. ´E im-

portante saber que nesse ponto, ainda temos uma grande magnetiza¸c˜ao. No ponto C, o estado remanente, encontramos a fase VDV nos dois nanoelementos. Como o estado VDV apresenta magnetiza¸c˜ao nula, a magnetiza¸c˜ao dos dois nanoelementos ´e zero, por- tanto sua soma tamb´em. Nota-se uma grande simetria com rela¸c˜ao ao eixo das abicissas na forma com que os momentos magn´eticos se orientam nas duas estruturas. Assim como em estruturas ´unicas, os estados VDV formam seus dois v´ortices de forma simultˆanea,

Figura 3.24: Curva de magnetiza¸c˜ao e mapa de spin de uma estrutura acoplada gen´erica, cujo estado remanente ´e a fase SS. O mapa de cor indica a componente z da magnetiza¸c˜ao.

Figura 3.25: Curva de magnetiza¸c˜ao e mapa de spin de uma estrutura acoplada gen´erica, cujo estado remanente ´e a fase DVV. O mapa de cor indica a componente z da magne- tiza¸c˜ao.

j´a com a regi˜ao de dom´ınio entre eles e depois ocorrendo o deslocamento da estrutura como um todo. Note que, os dois v´ortices n˜ao apresentam seus n´ucleos unidos pela linha que passa no centro do nanoelemento. Um dos v´ortices surge mais para o lado direito da nanoestrutura e o outro mais para o lado esquerdo. Ocorrem tamb´em polaridades opostas, tanto para um nanoelemento como para o outro. Sabemos que os v´ortices com polaridades opostas apresentam uma maior estabilidade. Contudo, o fato de n˜ao ocorre- rem na linha do meio do nanoelemento e n˜ao serem paralelos pode ocasionar uma certa instabilidade, porque nem toda a regi˜ao entre eles ´e um dom´ınio perfeito [28]. Isto ocorre pois os nanoelementos interagem e o campo dipolar influencia claramente a posi¸c˜ao dos n´ucleos dos v´ortices ao longo da estrutura. Note que a aniquila¸c˜ao dos v´ortices para os estados SS e AFM ´e tamb´em, uma evidenciua desta intera¸c˜ao. Sendo assim, essa estru- tura minimiza a energia dipolar, mas pode acabar ocasionando uma grande energia de troca entre os v´ortices. Por essa raz˜ao, a presen¸ca dessas estruturas no diagrama 3.22 ´e bastante pequena, sendo mais comum as estruturas do tipo SS e AFM.

Cap´ıtulo 4

Conclus˜oes e Perspectivas

Os resultados obtidos at´e agora, foram referentes a nanoestruturas de base el´ıptica de Fe, com espessura determinada de 25 nm, com diˆametro maior variando de 300 nm a 500 nm e diˆametro menor variando de 100 nm a 200 nm. Em todos os casos do nosso trabalho, o eixo de anisotropia uniaxial ´e o eixo x, que ´e na dire¸c˜ao do menor diˆametro da nanoestrutura.

Diferentemente de estruturas com base circulares, que s˜ao definidas apenas pelo raio, pelo tipo de material e pela espessura, as estruturas da base el´ıpiticas s˜ao definidas pelo seu raio menor, raio maior, o tipo de material e a espessura. Esse grau de liberdade a mais abre uma enorme quantidade de possibilidades diferentes. Por exemplo: temos apenas um c´ırculo de raio 5 nm, mas podemos ter infinitas elipses constru´ıdas a partir desse c´ırculo que possuam raio maior de 5 nm e raio menor podendo assumir qualquer valor menor que esse. Nesse sentido, o estudo de nanoestruturas elipsoidais ´e bastante ´

util para o entendimento e controle de dispositivos nanomagn´eticos.

Primeiro estudamos a curva de magnetiza¸c˜ao de estruturas isoladas com essas di- mens˜oes e listamos seus respectivos estados remanentes em um diagrama representado pela figura 3.3. Conclu´ımos que os estados que mais aparecem nessas estruturas s˜ao os de v´ortices e de v´ortice-dom´ınio-v´ortice, pelos motivos j´a discutidos anteriormente. Ob- servamos que para esse diagrama a competi¸c˜ao entre a anisotropia uniaxial e a de forma, favorece os estados que apresentam v´ortices, pois no caminho para se alinhar no eixo y os estados encontram uma configura¸c˜ao muito est´avel que minimiza a maioria das energias sem ser necess´ario o alinhamento total no eixo y. Ainda nesse diagrama, observamos que os estados do tipo VDV aparecem em grande n´umero, desde que haja espa¸co para os mesmos e que esses apresentem uma grande estabilidade. Tamb´em conclu´ımos que estados do tipo VDV*, embora n˜ao deixem de apresentar dois v´ortices com uma regi˜ao de dom´ınio entre eles, valem apena serem diferenciados dos estados VDV cl´assicos. Pelo fato que esses apresentam uma grande sa´ıda de campo dipolar pr´oximo aos v´ortices. Uma pespectiva que j´a pode ser proposta ´e a de estudarmos a forma com que essas estruturas se diferenciam das que apresentam estado VDV com rela¸c˜ao a forma de vibra¸c˜ao dos

v´ortices.

Uma conclus˜ao importante que observamos a partir da compara¸c˜ao dos estados VDV com o estado VAV ´e que no primeiro os v´ortices s˜ao formados juntos, j´a com a regi˜ao de dom´ınio entre eles e acorre apenas o deslocamente de toda a estrutura para uma posi¸c˜ao de equil´ıbrio. Nas estruturas VAV, os v´ortices surgem independentes uns dos outros [1, 28]. Ainda a respeito da figura 3.3, pode-se a partir dela encontrar os estados remanentes de estruturas que n˜ao possuam uma espessura de 25 nm. Pode-se tamb´em aumentar ou diminuir tanto o diˆametro maior, quanto o menor para investigar a maneira com que os momentos magn´eticos se comportam nessas situa¸c˜oes. Uma mudan¸ca no eixo de anisotropia uniaxial tamb´em pode levar a resultados completamente diferentes e tamb´em ´e uma pespectiva de continua¸c˜ao para este trabalho.

Depois de listados e discutidos os resultados referentes a rota de prepara¸c˜ao x, cons- tru´ımos o mesmo diagrama, com uma ´unica diferen¸ca em que a rota de prepara¸c˜ao era a rota y, ou seja, todos os momentos magn´eticos come¸cavam alinhados na dire¸c˜ao do eixo y positivo. Para a grande maioria das dimens˜oes, o resultado foi uma grande magnetiza¸c˜ao remanente, ou seja, os momentos magn´eticos continuavam alinhados com o eixo y, mesmo a campo zero. Formando assim, o estado de dom´ınio magn´etico. Conclu´ımos ent˜ao, que a rota de prepara¸c˜ao y favorece os estados de dom´ınio, pois os momentos magn´eticos j´a come¸cam alinhados com o eixo mais alongado. Esse resultado pode ser explicado com uma r´apida compara¸c˜ao da figura 3.3 com a figura 3.19. Como era esperado, os resultados que n˜ao eram de dom´ınio s´o ocorreram nas regi˜oes onde o diˆametro maior era o menor poss´ıvel e o diˆametro menor era o maior poss´ıvel, pois nessas regi˜oes o diˆametro maior n˜ao ´e t˜ao superior ao diˆametro menor. Sendo assim os momentos magn´eticos podem assumir outra posi¸c˜ao que n˜ao seja a paralela ao eixo y. Conclui-se entao que, a rota de prepara¸c˜ao muda totalmente os estados remanentes.

Para esta etapa, uma pespectiva de trabalho ´e aumentar o diˆametro menor e diminuir o diˆametro maior para enxergar, muito provavelmente, estados com v´ortices ´unicos e duplos em nanoestruturas elipsoidais, mesmo quando a rota de prepara¸c˜ao ´e a rota y.

Quando acoplamos outro nanoelemento idˆentico ao nanoelemento j´a existente, sepa- rados por um espa¸cador n˜ao magn´etico de 25 nm de espessura, percebemos facilmente, olhando para o diagrama da figura 3.22, que os estados AFM s˜ao os mais presentes e os motivos j´a foram mencionados no cap´ıtulo anterior. Conclui-se ent˜ao, que a distˆancia escolhida n˜ao ´e grande o suficiente para fazer com que a influˆencia dipolar de um nanoe- lemento sobre outro, n˜ao aniquile os v´ortices que existiam quando os nanoelementos eram tratados separadamente.

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E natural que os momentos magn´eticos de uma estrutura se fechem com os da outra, como uma forma de minimizar a energia dipolar. Se juntarmos isto ao fato que o diˆametro maior ´e o mesmo em que ocorre o acoplamento antiferromagn´etico, temos uma grande justificativa para o grande n´umero desses estados no diagrama da figura 3.22 e para o

fato de que a presen¸ca do segundo nanoelemento mudar, de forma dr´astica, os estados remanentes das nanoestruturas isoladas, causando na grande parte dos casos, aniquila¸c˜ao de v´ortices.

Uma pespectiva a partir desta etapa, ´e variar a espessura do espa¸cador n˜ao magn´etico e listar os estados remanentes observados ao se fazer isso. Entretanto, ´e importante tamb´em, medir o tamanho do n´ucleo do v´ortice e a distˆancia entre os v´ortices, no caso de se observar dois ou mais v´ortices. Mas ´e preciso bastante aten¸c˜ao ao se identificar o alcance m´aximo do campo dipolar de um nanoelemento sobre o outro, pois este pode ser maior do que se observa a primeira vista. Por exemplo, uma estrutura acoplada a uma determinada distˆancia tem uma certa fase magn´etica em remanˆencia, que ´e a mesma que se observa quando esta ´e analisada separadamente. Digamos que esse estado seja de v´ortice. Mesmo assim ´e importante observar o tamanho do v´ortice, pois este pode ter um valor diferente comparando a situa¸c˜ao que o nanoelemento est´a isolado com a situa¸c˜ao em que este est´a acoplado. Nesse caso, o campo dipolar de um nanoelemento sobre o outro n˜ao muda a fase magn´etica propriamente dita de um nanoelemento, mas modifica a forma com que os momentos magn´eticos se orientam.

Uma outra atividade a ser feita ´e trabalharmos com outros tipos de materiais ferro- magn´eticos, como por exemplo o Py, assim como trabalhar com espa¸cadores antiferro- magn´eticos, gerando desta forma um acoplamento antiferromagn´etico.

De fato, as pespectivas para uma poss´ıvel continua¸c˜ao deste trabalho s˜ao in´umeras e todas essas podem ajudar a entender e controlar dispositivos magn´eticos, com ˆenfase nos nanoosciladores. Quanto mais trabalharmos e investigarmos possibilidades, mais pergun- tas e id´eias ir˜ao surgir.

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