Sobre a dinâmica de paredes de domínio magnéticas em sistemas curvilíneos de baixa dimensão

Abstract

O nanomagnetismo se tornou um campo de pesquisa promissor nas últimas décadas. Esse fato se evidencia nas diversas propostas reportadas na literatura sobre o desenvolvimento de dispositivos baseados no transporte de texturas magnéticas em sistemas de baixa di- mensão. Nesse contexto, as paredes de domínio (PD’s) surgem como fortes candidatas para serem usadas como portadoras de informação, como no caso das racetrack memories. Pesquisas recentes têm demonstrado que o comportamento dinâmico de modos coletivos da magnetização apresenta grande sensibilidade às propriedades geométricas do espaço em eles se encontram inseridos. Em particular, os efeitos de curvatura receberam grande destaque nos últimos anos, emergindo como um atraente tópico de pesquisa da atuali- dade. Sob essa perspectiva, apresentamos neste trabalho um estudo a respeito do papel desempenhado pela geometria sobre o comportamento de PD’s em sistemas magnéticos de baixa dimensionalidade. Assim, demonstramos que a curvatura pode ser explorada para o controle do tipo de dinâmica que as PD’s exibem, bem como para ajustar a frequência e a amplitude das oscilações por elas desenvolvidas. Discutimos também intrigantes simila- ridades entre as PD’s e sistemas mecânicos bem conhecidos, como o oscilador harmônico. Finalmente, demonstramos como a curvatura e a torção são capazes de fazer emergir uma fenomenologia quiral, a qual traz consigo efeitos dramáticos como a não reciprocidade experimentada por PD’s em ambientes curvilíneos e a existência de sentidos privilegiados de corrente elétrica que otimizam o transporte dos sólitons magnéticos estudados. Palavras-chave: Nanomagnetismo. Parede de domínio. Efeitos de curvatura. Corrente spin polarizada.Nanomagnetism has become a promising research field in recent decades. This is evident in the various proposals reported in the literature regarding the development of devices based on the transport of magnetic textures in low-dimensional systems. In this context, domain walls (DWs) emerge as strong candidates to be used as information carriers, as in the case of racetrack memories. Recent research has demonstrated that the dynamic behavior of collective magnetization modes shows great sensitivity to the geometric pro- perties of the space in which they are embedded. In particular, the curvature effects have received considerable attention in recent years, emerging as an attractive and contempo- rary research topic. From this perspective, we present in this work a study on the role played by geometry on the behavior of DWs in low-dimensional magnetic systems. Thus, we demonstrate that curvature can be exploited to control the type of dynamics exhibited by DWs, as well as to adjust the frequency and amplitude of the oscillations they develop. We also discuss intriguing similarities between DWs and well-known mechanical systems, such as the harmonic oscillator. Finally, we demonstrate how curvature and torsion can give rise to a chiral phenomenology, which brings with it dramatic effects such as the non-reciprocity experienced by DWs in curved systems and the existence of privileged directions of electric current that optimize the transport of the magnetic solitons. Keywords: Nanomagnetism. Domain wall. Curvature effects. Spin polarized current.