ressonância ferromagnética em nanoparticulas n. sousa 1, d. s. schmool 1, h. kachkachi 2, m. farle...
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Ressonância Ressonância ferromagnética em ferromagnética em
nanoparticulasnanoparticulas
N. Sousa1, D. S. Schmool1, H. Kachkachi2, M. Farle3 e M. Spasova3
III Jornadas do IFIMUP9 Maio de 2007
1IFIMUP, Universidade do Porto, Portugal2 GeMAC, Université de Versailles, França3Fachbereich Physik, Universität Duisburg-Essen, Alemanha
ResumoResumo
Motivação para o estudo de nanoparticulas
Introdução à ressonância ferromagnética (FMR)
Resultados experimentais:◦ Medidas de FMR em nanoparticulas cúbicas de ferro◦ Análise de Resultados
Simulação de FMR em nanoparticulas
Conclusões
Trabalho futuro
MotivaçãoMotivação
O que são nanoparticulas?
Porquê estudar nanoparticulas?
Porquê uma abordagem diferente?
Teoria FMRTeoria FMR
A equação de movimento da magnetização pode ser descrita pela equação de Landau-Lifshitz com o amortecimento de Gilbert:
Campo efectivo:
dt
MdM
MHM
dt
Mdeff
0
1
MH
E
eff
E é a energia livre:•Energia de Zeeman (H e hrf)•Anisotropias magnéticas•Energias de troca•Anisotropias de Forma…
Equação de ressonânciaEquação de ressonância
Manipulando a equação de LLG e considerando as condições de equilíbrio:
Equação de Smit-Beljers
22
2
2
2
2
220
2
sinM
1
EEEω
000 ,
E
000 ,
E
Ressonância ferromagnéticaRessonância ferromagnética
Observação da absorção de microondas em função do campo magnético
Hres – propriedades magnéticas: magnetização, factor-g, anisotropia magnética…ΔH – processos de relaxação: amortecimento intrinseco/extrinseco,
pureza/qualidade da amostra…
Δ
Medições FMR em nanoparticulas Medições FMR em nanoparticulas de ferrode ferro
Medições de nanocubos em:
◦ Solução Heptano (ρ = 10 mg/mL) Água com aprox. 1 mês (ρ = 0.91 mg/mL) Água com aprox. 4 meses (ρ = 0.91 mg/mL)
◦ Depositados num substrato Partículas com 10 nm Partículas com 12 nm
Amostra MO21B-1
Resultados - amostras em soluçãoResultados - amostras em solução
Espectros das amostras em solução.•Distância pico a pico•Campo ressonante•Factor-g
Nanocubos emSolução orgânica
Nanocubos emÁgua 1 mes
Nanocubos emÁgua 4 meses
Resultado - amostras depositadasResultado - amostras depositadas
2
0
00
2
0
0
sin
2cossin2
sin
cossin
Kresres HHCH
Para casa ressonância, usamos dois parâmetros de ajuste: C e (ω/γ)2
C0 710 Oe
[(ω/γ)-HK]2 4050 Oe
C0 108 Oe
[(ω/γ)-HK]2 2570 Oe
Parâmetros de ajuste:
SimulaçõesSimulações
Simulações de FMR de nanoparticulas
Problema com a abordagem OSP
N.º reduzido de spins Spin com diferentes números de coordenação Superfície e o bulk
◦OSP não apropriado
SimulaçõesSimulações
Abordagem com MSP◦Partícula com N spins
Condição de ressonância de cada spin N equações de ressonância acopladas Solução de Spin por Spin Análise espectral – função de correlação
Simulações em curso◦NP de forma cúbica◦Anisotropia de superfície◦Anisotropia do núcleo◦Interacção entre spins
Conclusão/ Investigação futuraConclusão/ Investigação futura
Experimental◦ Observação de duas contribuições
Superfície Bulk
◦ Variação da contribuição de superfície devido à oxidação◦ Medição das interacção dipolares que são proporcionais
à variação do campo de ressonância com o ângulo nas amostras depositadas
Teórico◦ Análise OSP quando a anisotropia de superfície é
pequena◦ Análise MSP quando anisotropia de superfície grande
Obrigado pela atenção