Procesos de imanación en la nanoescala mediante microscopía de fuerzas magnéticas.

Abstract

El estudio de nanoestructuras magnéticas es un tema de gran interés ya que ofrece la posibilidad de explorar el magnetismo en un régimen intermedio entre el comportamiento atómico y el de volumen. Además de contribuir al estudio de nuevos fenómenos asociados al reducido tamaño de los dispositivos, las nanoestructuras magnéticas ofrecen enormes posibilidades de ser aplicadas en almacenamiento magnético de alta densidad o en la fabricación de sensores. La comunidad científica está realizando un importante esfuerzo para el desarrollo de nuevos métodos que permitan estudiar los procesos de imanación en la nanoescala ya que no pueden ser utilizadas para la caracterización de estas estructuras las técnicas de volumen habituales. En este sentido, el microscopio de fuerzas magnéticas con campo variable (VF- MFM) tiene un enorme potencial como herramienta para el estudio de la dinámica de spines así como el análisis cuantitativo de los procesos de imanación. En este trabajo presentamos algunas aplicaciones del nuevo VF-MFM que hemos desarrollado. Lo más destacable de este sistema es su capacidad para realizar imágenes con campos aplicados de forma constante con una alta estabilidad tanto mecánica como térmica. Podemos aplicar hasta 0.2 T aproximadamente en el plano de las muestras y 0.1 T en la dirección axial. Mediante esta técnica vamos a ser capaces de estudiar numerosos sistemas: podemos realizar ciclos de histéresis in situ tanto de las puntas magnéticas empleadas (mediante los denominados modos 3D), como de las muestras a nivel local. A modo de ejemplo, estudiaremos los procesos de imanación en nanohilos magnéticos individuales y, controlando de manera conjunta el campo creado por la punta y el aplicado por el sistema somos capaces de realizar modificaciones selectivas a nivel local de la imanación de los hilos, lo que denominaremos litografía magnética. Podemos así mismo identificar los diferentes estados de imanación presentes en nanoestructuras magnéticas con geometría triangular en función del sentido del núcleo del vórtice o de la quiralidad. Aplicando campo magnético in situ podemos diferenciar los distintos procesos. Estos estudios son complementados con simulaciones micromagnéticas.