06/C275
Nanopartículas y nanohilos magneticos
Magnetic nanoparticles and nanowires
Director: ZYSLER, Roberto Daniel
Correo electrónico: zysler@cab.cnea .gov.ar
Integrantes: RAMOS, Carlos Alberto; WINKLER, Elin; TOBIA, Dina; TORTAROLO, Marina del Carmen; VARGAS, José; VASSALLO, Ettore; PEREZ, Julio César; BENAVIDEZ, Rubén
Resumen Técnico: Este proyecto está orientado al desarrollo de materiales nanoestructurados magnéticos en la forma de nanopartículas y nanohilos, su caracterización y la medición de propiedades físicas. El mismo contribuirá a la comprensión de los mecanismos microscópicos de interacción magnética que determina el orden magnético interno en estos materiales en función de las anisotropías presentes, los efectos superficiales, la geometría del problema y las interacciones entre las partículas o hilos. El momento magnético ordenado presente en sistemas nanoestructurados tiene una dinámica diferente a los materiales masivos y presenta distinciones según se trate de nanopartículas o nanohilos. En el caso de las nanopartículas magnéticas uno de los principales aspectos a estudiar es la dinámica del momento superparamagnético que puede o no fluctuar entre las direcciones "fáciles" del material. Cuando las partículas son muy pequeñas (<5nm) las propiedades magnéticas están fuertemente influenciada por la superficie modificando el orden interno en las mismas. En el caso de los nanohilos nuestro interés se enfoca en la propiedades magnéticas y el efecto de las interacciones dipolares sobre la inversión de la magnetización. Estas interacciones dipolares al igual que la anisotropía de forma y el efecto de confinamiento en la forma de los hilos deberían ser los determinantes de las características de campo coercitivo, magnetización remanente, campo de resonancia y anchos de líneas. Este proyecto se enfoca en el estudio de sistemas de pequeñas partículas (< 7 nm) metálicas o bien de óxidos de metales de transición, que presenten diferentes ordenes magnéticos (ferro, antiferro y ferrimagnéticos) donde se observarán los efectos propios de la anisotropía superficial y el rol de los momentos magnéticos superficiales. Las mismas serán dispersadas en una matriz a fin de estudiar el efecto de las interacciones magnéticas interpartículas. Por otro lado, el estudio de las propiedades magnéticas de los nanohilos se realizará en muestras de Ni, Co y Permaloy (Ni80/Fe20) de distintos diámetros de hilo y distancias entre hilos tendiente a la comprensión del sistema mangético (las interacciones dipolares entre hilos deberían traducirse en una disminución de la anisotropía efectiva y posiblemente existiría una dependencia de la misma con el largo de estos nanohilos). Un estudio sistemático de estos sistemas en función de los diámetros de los hilos, su longitud y la distancia entre los mismos conduciría a la comprensión global de la dinámica de estos sistemas. También se estudiarán sistemas compuestos por películas delgadas magnéticas de Permaloy con nanoporos auto-organizados. En estas muestras se puede esperar una anisotropía no uniforme que pueden originar absorciones de microonda asociadas a distintos modos magnéticos. La actividad a desarrollar incluye la formación de recursos humanos en la investigación científica orientada hacia la Ciencia de Materiales mediante la realización de trabajos de tesis de grado y posgrado.
Summary: This project is oriented to the development of magnetic nano-structured materials in the form of nano-particles and nano-wires, its characterization and physical properties. It will contribute to the understanding of the microscopic mechanisms that govern the internal magnetic order of these materials as a function of the anisotropies, the surface effects, the geometry of the problem and the interactions between the particles or wires. The ordered magnetic moment in nano-structured systems has a dynamic different from the bulk materials having distinct character if we are dealing with particles or wires. In the case of magnetic nano-particles one of the main topics to study is the dynamic of the super-paramagnetic moment which can fluctuate between the easy axis directions. When the particles are very small (< 5 nm) its properties are strongly influenced by the surface, thus modifying its internal order. En the case of nano-wires we will focus on the magnetic characteristics of the system and the effect of dipolar interactions on the magnetization reversal. The dipolar interactions as well as the shape anisotropy and width of the wire should determine the characteristics of the coercive field, remanent magnetization, resonance field and line-width. This research will focus on small particle (< 7 nm) systems being metallic or oxides of transition metals that present different magnetic order (ferromagnetic, anti-ferromagnetic and ferromagnetic), in which the effect of surface anisotropy manifests as well as the role of the surface magnetic moments. These particles will be dispersed in a matrix in order to study the effect of inter-particle interactions. On the other hand, the study of the magnetic properties of nano-wires will be performed on samples with Ni, Co and Permaloy nano-wires of different lengths and inter-wire separation, aiming to understand the magnetic response of the system (the magnetic interactions between the wires should translate into a decrease of the effective anisotropy and possibly a dependence of it with the wire length). A systematic study of these systems as a function of the wire diameters, its length and distance between them would lead to the understanding of the system dynamics. Complementarly, we will study Permaloy thin films with self-organized nanoporus. These samples have a non-uniform planar anisotropy that can originate microwave absorptions associated to different magnetic modes. This project includes the formation of human resources in research oriented towards Materials Sciences through graduate and post-graduate thesis.