Estudo Micromagnético de Nanofios Ferromagnéticos Usando Simulação Computacional

Resumo

Este trabalho apresenta um estudo micromagnético de nanofios ferromagnéticos (FM) e nanofios com núcleo FM e casca antiferromagnética (AFM), focando na influência da geometria e das interações interfaciais nas propriedades magnéticas, por meio de simulação computacional. As simulações micromagnéticas foram feitas no OOMMF (Object Oriented MicroMagnetic Framework) (DONAHUE; PORTER, 2024) e os resultados comparados diretamente com a dissertação de mestrado de Adele Valpreda (VALPREDA, 2020). As variáveis investigadas foram os parâmetros geométricos, como o diâmetro dos nanofios, e propriedades do material, incluindo anisotropia e campos magnéticos aplicados. A análise considerou mapas de magnetização e curvas de histerese para diferentes condições. Os resultados mostraram que a geometria dos nanofios afeta diretamente os mecanismos de reversão da magnetização, que passam de rotação coerente para movimentação de paredes de domínio conforme o diâmetro aumenta. Em nanofios de níquel, identificaram-se paredes de domínio transversais ou em vórtex, dependendo do diâmetro (40 nm, 60 nm, 80 nm). Já em nanofios de cobalto, a resposta magnética variou conforme o ângulo entre o eixo de fácil magnetização e o campo aplicado, devido à anisotropia cristalina. Também foram estudados o efeito da orientação do campo magnético e o tamanho da célula de discretização na magnetização e nas curvas de histerese. Para estruturas núcleo-casca (core-shell) de cobalto (Co) e óxido de cobalto (CoO), o deslocamento por troca (exchange bias) foi caracterizado detalhadamente. Constatou-se que a força do acoplamento na interface e as dimensões dos nanofios influenciam o deslocamento do ciclo de histerese, confirmando que o exchange bias é um efeito de superfície ligado à razão interface/volume. Além disso, demonstrou-se que uma casca ferromagnética com magnetização de saturação típica pode reduzir esse deslocamento em comparação com uma casca antiferromagnética. Conclui-se que os achados deste estudo contribuem para a compreensão das interações magnéticas em escala nanométrica, oferecendo percepções valiosas para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos avançados e memórias magnéticas.