Um modelo para defeitos estruturais em nanomagnetos

Abstract

Materiais ferromagnéticos nanoestruturados, de diversas formas e tamanhos, têm sido amplamente investigados devido à sua vasta aplicação em dispositivos magnetoeletrônicos. Ferromagnetos podem apresentar diversas configurações de magnetização estáveis. Em nanodiscos com espessura de L > 15 nm e raio R > 100 nm, a configuração do tipo vórtice aparece como estado fundamental, na ausência de campo magnético externo. Por mais cuidado que se tenha na preparação das amostras, impurezas e defeitos estruturais (na estrutura cristalina, por exemplo) sempre estarão presentes, em maior ou menor quantidade, sendo geralmente puntiformes (ou bastante diminutos) e distribuindo-se aleatoriamente pelo material. É sabido experimentalmente que estes defeitos podem modificar profundamente a dinâmica do vórtice, notadamente sua posição de equilíbrio, dentre outros aspectos como seu movimento girotrópico. Em nosso trabalho, apresentamos uma proposta para modelar tais defeitos como sendo puntiformes, incluindo um potencial do tipo λδ3 (x - xo), sendo λ uma constante real. Tal modelo nos conduz, efetivamente, a considerar somente a interação local do defeito com o caroço do vórtice (vortex core). Desenvolvemos um modelo analítico, relativamente simples, que mostrou-se capaz de descrever certos aspectos de tal interação, concordando, qualitativamente bem, com resultados observados experimentalmente.

Nanoestructured ferromagnetic materials, with several shapes and sizes, have been intensively investigated because of their potential application in magnetoeletronic devices. Ferromagnets may have a number of stable magnetization configurations. In nanodisks with thickness L > 15 nm and radius R > 100 nm, vortex configuration appears as the ground-state, in the absence of external magnetic field. For more careful you are when preparing samples, impurities and structural defects (in the crystal structure, for example) will always be present, to a greater or lesser amount, and they are generally pointlike (or tiny structures) and randomly distributed throughout the material. It is experimentally known that these defects may deeply modify the vortex dynamics, notably their equilibrium position, among others aspects like their gyrotropic motion. Here, we present a proposal for modeling such defects as they were pointlike, using a potential like λδ3 (x - x0), λ being a real constant. This model yields, actually, to consider only the local interaction between the defect and the vortex core. We developed a relatively simple analytical model, which was able to describe some aspects of such interaction, agreeing, qualitatively well, with results observed experimentally.