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