Emergência de uma dupla ruptura de Walker geometricamente induzida em nanofitas magnéticas curvas

Abstract

O controle da dinâmica de paredes de domínio em nanoestruturas magnéticas constitui um tópico de suma importância para o desenvolvimento de dispositivos como a racetrack memory, cujas estruturas de armazenamento de informação são modos coletivos da magnetização, tais como skyrmions, vórtices e paredes de domínio. Tendo isso em vista, esse trabalho descreve como os movimentos de rotação e de translação de uma parede de domínio presente em uma nanofita magnética de permalloy, sujeita a uma corrente elétrica spin-polarizada e a um campo magnético, são influenciados pela curvatura do sistema e pelas dimensões de sua seção transversal. Verifica-se que a existência de curvatura induz um torque sobre a parede de domínio, advindo da interação de troca. Semelhantemente, ajustando as dimensões da seção transversal da nanofita, é possível produzir um torque adicional, oriundo da interação dipolar, capaz de afetar significativamente a velocidade da parede de domínio, podendo suplantar os efeitos produzidos pela interação de troca, os quais se encontram acoplados à curvatura. Nesse contexto, a ruptura de Walker apresenta-se como um fenômeno notável, caracterizado pela transição da dinâmica da parede de domínio de um regime estacionário para um regime oscilatório. Apresenta-se aqui a emergência de uma dupla ruptura de Walker, bem como formas de controlar esse fenômeno variando os parâmetros geométricos das nanofitas. Palavras-chave: Nanomagnetismo. Spintrônica. Ruptura de Walker. Parede de domínio.

The control of the dynamics of domain walls in nanostructures is a topic of great relevance for the development of devices such as racetrack memory, whose information storage structures are collective modes of magnetization, such as skyrmions, vortices and domain walls. With this in mind, this work describes how the rotational and translational displacements of a domain wall present in a magnetic permalloy nanostrip, subjected to a spin-polarized electric current and a magnetic field, are influenced by the curvature of the system and by the dimensions of its cross section. This work demonstrates that the existence of curvature induces a torque on the domain wall, arising from the exchange interaction. Similarly, by adjusting the dimensions of the cross section of the nanostrips, it is possible to produce an extra torque, derived from the dipolar interaction,which significantly affects the velocity of the domain wall, being able to overcome the effects produced by the exchange interaction, which are coupled to the curvature. In this context, the Walker breakdown consists of a remarkable phenomenon, characterized by the transition of the dynamics of the domain wall from a stationary regime to an oscillatory regime. The emergence of a double Walker breakdown is presented here, as well as ways to control this phenomenon by varying the geometric parameters of the nanostrips. Keywords: Nanomagnetism. Spintronics. Walker breakdown. Domain wall.