Estudio de la influencia de las dimensiones e interacciones magnéticas en las propiedades magnéticas de nanodiscos de Ni20Fe80 usando simulación micromagnética
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Date
2022
Authors
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
Las nanoestructuras magnéticas blandas, tales como el permalloy, pueden presentar _x000D_
configuración magnética de vórtice según sus dimensiones y su geometría. Estos materiales son _x000D_
de gran interés por sus potenciales aplicaciones en almacenamiento de datos y en el campo de la _x000D_
medicina para el tratamiento de cáncer. _x000D_
Este trabajo se enfoca en el estudio del efecto de la anisotropía uniaxial perpendicular, las _x000D_
dimensiones de nanodiscos de permalloy y el efecto de las interacciones magnetostáticas sobre los _x000D_
campos de aniquilación y nucleación de los vórtices magnéticos mediante simulación _x000D_
micromagnética. Todas las simulaciones se realizaron usando el programa MuMaX3, que es un _x000D_
código libre y amigable, el cual permitió obtener curvas de histéresis para hacer un estudio _x000D_
sistemático de los campos de aniquilación y nucleación a partir del máximo de la derivada dM/dBx. _x000D_
Se evaluó nanodiscos con diferentes diámetros, considerando el efecto de la anisotropía generada _x000D_
por un sustrato de platino, para nanodiscos aislados con espesor de 20 nm. También se evaluó el _x000D_
efecto de las interacciones magnetostáticas para diferentes arreglos de nanodiscos idénticos y una _x000D_
matriz de 10x10 con diámetros aleatorios determinados a partir de una distribución normal._x000D_
Los resultados muestran que los campos de aniquilación y nucleación fueron influenciados_x000D_
por la anisotropía uniaxial perpendicular. A mayor anisotropía el campo de aniquilación disminuye _x000D_
y el de nucleación aumenta, favoreciendo de esta forma a la configuración magnética de _x000D_
monodominio. También se demostró que la interacción magnética entre los nanodiscos y la _x000D_
geometría de la red llevan a una variación de los campos de aniquilación y nucleación. Se _x000D_
evidenció que la interacción magnetostática en la red conlleva a la rotación colectiva de los _x000D_
momentos magnéticos, por lo que el cierre de flujo magnético puede ocurrir en forma aleatoria en _x000D_
una serie de nanodiscos, con la finalidad de minimizar la energía
Description
Soft magnetic nanostructures, such as permalloy, can exhibit magnetioc vortex _x000D_
configurations depending on their dimensions and geometry. These materials are of great interest _x000D_
due to their potential applications in data storage and in the field of medicine for cancer treatment._x000D_
This work focuses on the study of the effect of perpendicular uniaxial anisotropy, the _x000D_
dimensions of permalloy nanodisks and the effect of magnetostatic interactions on the annihilation _x000D_
and nucleation fields of magnetic vortices by means of micromagnetic simulation. All the _x000D_
simulations were carried out using the MuMaX3 program, which is a free and user-friendly code, _x000D_
which allowed obtaining hysteresis curves to carry out a systematic study of the annihilation and _x000D_
nucleation fields from the maximum of the dM/dBx derivative. Nanodisks with different diameters _x000D_
were evaluated, considering the effect of the anisotropy generated by a platinum substrate, for _x000D_
isolated nanodisks with a thickness of 20 nm. The effect of magnetostatic interactions for different _x000D_
arrays of identical nanodisks and a 10 x10 array with random diameters determined from a normal _x000D_
distribution was also evaluated._x000D_
The results show that the annihilation and nucleation fields are going to be influenced by the _x000D_
perpendicular uniaxial anisotropy. The higher the anisotropy, the annihilation field decreases, and _x000D_
the nucleation field increases, thus favoring the monodomain magnetic configuration. It was also _x000D_
shown that the magnetic interaction between the nanodisks and the lattice geometry lead to a _x000D_
variation of the annihilation and nucleation fields. It was evidenced that the magnetostatic _x000D_
interaction in the lattice leads to the collective rotation of the magnetic moments, so that the closing _x000D_
of the magnetic flux can occur randomly in a series of nanodisks, to minimize the energy
Keywords
Permalloy, nanodisco, Simulación micromagnética, Vortice e histéresis magnética