Dinâmica de vórtices magnéticos acoplados em nanodiscos

Nesta tese foram estudadas as propriedades dinâmicas de vórtices magnéticos em discos de Permalloy (NiFe) e Galfenol (FeGa). O estudo foi feito usando simulação micromagnética e métodos analíticos. O programa usado para realizar as simulações micromagnéticas foi o Mumax3, que é de código aberto. Os resultados analíticos foram comparados com os obtidos por simulação micromagnética e há um bom acordo entre eles. Dependendo das dimensões e do tipo de material, os discos podem apresentar configuração de vórtice magnético como estado fundamental. Os vórtices magnéticos se caracterizam por ter uma magnetização circular no plano do disco e apresentar no centro um núcleo, onde a magnetização aponta para fora do plano do disco. A dinâmica do vórtice magnético é caracterizada por uma frequência característica (frequência girotrópica), que depende exclusivamente da razão entre a espessura e o raio do disco (ß= L/R), e de parâmetros intrínsecos do material. Discos acoplados magneticamente dão origem a novos efeitos físicos devido à interação magnética entre eles. Inicialmente foi estudada a interação magnética em um sistema de dois discos acoplados com diâmetros diferentes. Foi desenvolvido um modelo analítico para encontrar as interações no eixo x e no eixo y (integrais de acoplamento) e a equação de Thiele foi usada para encontrar as frequências de acoplamento do sistema. As integrais de acoplamento mostram uma dependência polinomial de potências ímpares com o inverso da distância de separação entre os discos. Devido à interação magnética entre os discos, a frequência girotrópica mostra um desdobramento. Este desdobramento cai a zero quando a distância de separação entre os discos é tal que não exista interação entre eles. Em seguida, os resultados obtidos aqui foram associados a um fenômeno recentemente descoberto, o eco de vórtice magnético (EVM), análogo ao eco de spin da Ressonância Magnética. O EVM foi obtido por simulação micromagnética e analiticamente, usando a equação de Thiele. Os resultados analíticos estão em bom acordo com os obtidos por simulação micromagnética. Ainda no tema da dinâmica dos vórtices magnéticos, estudamos a inuência da anisotropia uniaxial no plano (IPUA) sobre a troca de energia em um sistema de dois discos magnéticos acoplados. Os resultados mostram que o aumento da IPUA na direção x reduz os tempos característicos de troca de energia: é observada uma queda de até 70%. Quando a direção da IPUA aponta ao longo do eixo y os tempos de troca de energia aumentam. Para ter um entendimento físico do problema, foi usado um modelo simples dipolar. Nosso modelo analítico explica satisfatoriamente a razão pela qual a direção da IPUA aumenta ou diminui os tempos de troca de energia entre um disco e outro. Estudamos ainda, usando a simulação micromagnética, a inuência da IPUA na eficiência de transmissão do sinal em uma cadeia de discos acoplados. Os resultados mostram uma melhoria na transmissão do sinal quando é aplicada a IPUA nos discos. Finalmente, mostramos que é possível usar um arranjo de discos como uma porta lógica. Com um único arranjo mostramos que é possível realizar várias operações lógicas tipo E e OU.