65ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada

DETERMINAÇÃO DO CAMPO DE ANISOTROPIA EM NANOFIOS FERROMAGNÉTICOS POR RESSONÂNCIA FERROMAGNÉTICA

José Holanda da Silva Júnior - Departamento de Física - UFPE Daniel Amancio Duarte - Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais - UFPE Eduardo Padrón Hernández - . Departamento de Física / Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais - U

INTRODUÇÃO:

A determinação do campo de anisotropia, principalmente de metais de transição, é realizada por meio de técnicas que abordam a teoria de bandas. Esse é um dos motivos pelos quais se dificulta a análise desse tipo de campo, pois é necessário um conhecimento profundo da estrutura de bandas desses materiais. De fato, há alguns trabalhos deste tipo, que apresentam resultados confiáveis [1]. Além disso, a maioria destes cálculos considera a superfície do material ideal. Neste trabalho apresentamos o cálculo do campo de anisotropia, baseando-se em medidas de ressonância ferromagnética [2]. [1] Gay J. and Richter R. Physical Review Letters 56, 2728 (1986); [2] A. Butera, S. S. Kang, D. E. Nikles and J. W. Harrell. Physica B 354, 108-112 (2004).

OBJETIVO DO TRABALHO:

Calcular o campo de anisotropia de nanofios ferromagnéticos com dados de ressonância ferromagnética.

MÉTODOS:

Preparação: Por um processo eletroquímico (método de dois passos modificado), produzimos membranas de óxido de alumínio à temperatura ambiente. Crescemos nanofios de ferro em seus poros por eletrodeposição. Fizemos ainda tratamento térmico em duas amostras, no qual variamos o tempo de tratamento de 30 a 180 minutos com temperatura de 300 K. Caracterização morfológica: Analisamos as amostras por meio de um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) JEOL JSM-5900 com filamento de tungstênio instalado no Departamento de Física da UFPE. Caracterização Magnética: Fizemos medidas de ressonância ferromagnética com um espectrômetro de banda-X, além de medidas de curvas de histerese em um Magnetômetro de Amostra Vibrante (VSM). Ambos os equipamentos pertencentes ao grupo de magnetismo do Departamento de Física da UFPE.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Nas medidas de MEV, vimos que ocorreu formação de nanofios longos, ou seja, a razão diâmetro/comprimento é muito menor que um. Isso é importante pelo fato de comprovarmos que estamos realmente calculando o campo de anisotropia de arranjos de nanofios. Fizemos medidas de ressonância ferromagnética com campo aplicado em função do ângulo para cada amostra com tratamento e sem tratamento. Obtivemos campo de anisotropia de 0,4 kOe para a amostra não tratada termicamente. Para amostra tratada por 30 minutos tivemos campo de anisotropia de 0,5 kOe e para a tratada com 180 minutios tivemos campo de 0,75 kOe. Esse aumento do campo de anisotropia devido ao tratamento térmico era esperado, já que com o aumento da temperatura a desordem estrutural aumenta. As curvas de magnetização apresentaram alta dependência com a orientação em relação ao campo magnético aplicado (paralelo e perpendicular). Observamos que a razão entre a magnetização remanente e de saturação foi de 0,68 para campo paralelo e 0,12 para campo perpendicular. Esta diferença se deve à alta anisotropia de forma apresentada por estes sistemas. Para estes fios de Fe foi observado ainda, coercividades de 921 Oe (para campo paralelo) e 250 Oe (para campo perpendicular). Este comportamento pode está relacionado com a rotação uniforme dos momentos durante a inversão da magnetização do material.

CONCLUSÕES:

Concluímos que a técnica de FMR é bastante adequada para o estudo do campo de anisotropia de materiais ferromagnéticos. O campo de anisotropia varia consideravelmente com o aumento da temperatura. A inversão da magnetização está relacionada diretamente com a rotação dos momentos magnéticos dos nanofios. Esta abordagem pode ser analisada teoricamente por modelos que relacione a microestrutura dos nanofios com o campo de anisotropia.

Palavras-chave: Nanomagnetismo, Ressonância Ferromagnética, Campo de Anisotropia.