Gruppo di Magnetismo Proprietà magnetiche di sistemi nanostrutturati alcuni esempi di nanostrutture 1D 2D 3D Nelle nanostrutture, le scale caratteristiche dei sistemi ferromagnetici diventano confrontabili con le dimensioni delle nanostrutture stesse. Roberto Zivieri Edgar Bonfiglioli Melissa Tamisari Perla Malagò Loris Giovannini Federico Montoncello Federico Spizzo Diego Bisero Samuele Fin tra il pubblico dinamica della magnetizzazione gruppo teorico di magnetismo suddivisione del problema in celle con magnetizzazione costante dimensioni delle celle ~ λexch del materiale espressione di tutte le densità di energia: N E Z = − M s H∑ m j Zeeman j =1 Scambio Anisotropia Demagnetizzante E tot ex A =− 2 d EA = K M s2 Ed = 2 N ∑∑ (1 − m j=1 N ∑ [1 − (m ⋅ v ) ] 2 i i =1 N ∑ ∑m k =1 ⋅ mn ) n N (1) j j=1 k ⋅ N(k , j)m j gruppo teorico di magnetismo Spessore: 5nm Dinamica della magnetizzazione Velocità di lettura/scrittura prossime al regime dei GHz 100 nm eccitazioni di spin 150 nm Spessore: 20 nm Negli oggetti confinati (dot) le oscillazioni della magnetizzazione sono onde di tipo stazionario modi di spin metodo della matrice dinamica gruppo teorico di magnetismo Equazione di LandauLandau-Lifšits: Lifšits ∂M = γ (M × H eff ) ∂t l’equazione viene linearizzata assumendo: M=M M 0+ m Autovalori Autovettori frequenze dei modi di spin profili di m M. Grimsditch, L. Giovannini, F. Montoncello, F. Nizzoli et al., Phys. Rev. B 70, 70 054409 (2004) Splitting of Spin Excitations in Nanometric Rings Induced by a Magnetic Field, G.Gubbiotti, M. Madami, S. Tacchi, G. Carlotti, H. Tanigawa. T. Ono, L. Giovannini, F. Montoncello and F. Nizzoli, PRL 97, 97 247203 gruppo teorico di magnetismo Oltre ai modi di spin localizzati, che si presentano nei dot, si possono osservare anche modi di spin che si propagano grazie alle interazioni magnetiche tra dot e dot gruppo teorico di magnetismo brillouin light scattering In collaborazione con il gruppo Ghost del Dipartimento di Fisica di Perugia (µ-BLS) gruppo teorico di magnetismo Progetto nazionale: PRIN 20102010-2011 DyNanoMag (Controllo della Dinamica della Magnetizzazione in Nano-strutture Magnetiche per Applicazioni nelle Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione) Collaborazioni •gruppo Ghost del Dipartimento di Fisica di Perugia (µ-BLS); •Università di Napoli, Messina, Politecnico di Torino, INRIM (TO) •Exeter, Poznan, Monaco di Baviera, India.... tesi di laurea Calcolo di risonanze di spin in nanostrutture tridimensionali Loris Giovannini [email protected] microscopia a forza atomica/magnetica (AFM/MFM) microscopia a forza atomica/magnetica (AFM/MFM) Movimento Interazione di Van der Waals AFM profile Dot height, nm Atomic Force Microscopy Cantilever Oscillazioni 60 45 30 15 0 Dot diameter, nm Magnetic Force Microscopy Cantilever Oscillation N S Movimento microscopia a forza atomica/magnetica (AFM/MFM) Evoluzione del vettore magnetizzazione (3D) effetto kerr microscopia a forza atomica/magnetica (AFM/MFM) MOKE 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 M/Ms 0,25 0,00 -0,25 -0,50 MFM -0,75 Spessore: 20 nm -1,00 -1,25 -1,50 -1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 H (Oe) MFM MFM Proposta di tesi 1: Two-dimensional array of bicomponent magnetic nanostructures microscopia a forza atomica/magnetica (AFM/MFM) Proposta di tesi 2: Rotatable magnetic anisotropy in thin films with stripe domains S. Tacchi, S. Fin, D. Bisero et al., Physical Review B, in stampa microscopia a forza atomica/magnetica (AFM/MFM) Progetto nazionale: PRIN 20102010-2011 DyNanoMag (Controllo della Dinamica della Magnetizzazione in Nano-strutture Magnetiche per Applicazioni nelle Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione) Principali collaborazioni - Università Pierre e Marie Curie di Parigi; - Universidad Complutense di Madrid; - Università di Gent (Belgio); - Università di Singapore; - Università di Perugia; - CIC-Nanogune, San Sebastian (Spain) - LISC (Laboratorio Interdisciplinare di Scienza Computazionale), Trento tesi di laurea Microscopia MFM / MOKE Diego Bisero [email protected] studio dell’accoppiamento di scambio in sistemi FM/AF Aumentare il grado di stabilità della magnetizzazione magnetometro SQUID magnetometro KERR studio dell’accoppiamento di scambio in sistemi FM/AF dc magnetron sputtering In collaborazione con l’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie (IFN-CNR), Roma studio dell’accoppiamento di scambio in sistemi FM/AF Effetto della dimensione dei dot studio dell’accoppiamento di scambio in sistemi FM/AF AF FM FM AF strati antiparalleli studio dell’accoppiamento di scambio in sistemi FM/AF Progetto nazionale: FIRB 20102010-2011 Nanorest (Controllo dell’anisotropia magnetica di nanostrutture per migliorare la stabilità magnetica di dispositivi magnetoresistivi) Principali collaborazioni - Università di Bologna - Università di Perugia - Università Politecnica delle Marche, Ancona - CIC-Nanogune, San Sebastian (Spain) - Istituto ISM-CNR, Roma - Istituto IFN-CNR, Roma - Linea APE, Sincrotrone Elettra, Trieste tesi di laurea Studio di nanostrutture magnetiche con exchange-bias Federico Spizzo [email protected]
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