Propiedades magnéticas y electrónicas de materiales nanoestructurados determinadas mediante técnicas de microscopia de sonda local

Abstract

En esta Tesis se van a estudiar sistemas nanoestructurados de dos metales magnéticos, pertenecientes a familias con propiedades magnéticas muy diferenciadas, que se manifiestan, por ejemplo, en la intensidad de las constantes de anisotropia y magnetoelásticas de estos materiales de tal forma que son mucho más elevadas en Tierras Raras que en metales 3d. El muy distinto origen del momento magnético, localizado en la capa electrónica 4f en las primeras y más deslocalizado en los segundos, permite explicar estas diferencias. El origen de la anisotropia magnética está en el acoplamiento de la parte procedente del espin del momento magnético con la forma del los orbitales electrónicos (acoplamiento espin-órbita VLS). Si el campo eléctrico local en el que se encuentra un átomo, conocido como campo cristalino Vcc, es de baja simetria y los orbitales de los electrones de enlace no son simétricos (Lz distinto de 0) habrá una interacción anisótropa de los orbitales del átomo con Vcc, provocando que haya direcciones energéticamente más favorables que otra a la orientación de las nubes de carga electrónicas del átomo. Así Vcc sera irrelevante para un átomo con momento orbital cero (L=0) dado que el orbital sera esférico y el acoplamiento espin-órbita nulo, por tanto el espin podrá tomar cualquier orientación respecto al cristal. En el caso de que el momento orbital no sea cero, los orbitales electrónicos sólo podrán estar en un posición libre si la simetria del campo cristalina es esférica, de no ser asi estos orbitales tendrán orientaciones preferenciales, ademas si L . S distinto de 0 el espin preferirá una de las orientaciones relativas respecto a L. En el caso de que el acoplamiento de L con el campo cristalino sea más fuerte que la interacción espin-órbita, el material mostrará solo una pequeña respuesta anisótropa, debido a que la parte orbital del momento magnético esta bloqueada, tal y como se observa en los elementos 3d como el Ni. Por otro lado, si VLS >Vcc, entonces la respuesta anisótropa sera mayor ya que al rotar el vector imanación es necesario reorientar los muy anisótropos orbitales atómicos correspondiente a los electrones 4f, lo que causa una elevada magnetostricción en el cristal, como es el caso del Tm. Dentro del escenario descrito anteriormente, los objetivos de esta Tesis son el estudio de la propiedades físicas de dos sistemas físicos: estructuras subnanométricas Tm sobre W(110) y nanohilos de Cu/Ni/Cu que combinan las características descritas. Asi, el estudio de Tm/W(110) corresponde con un metal magnético con momento localizado creado mediante procesos de autoorganización. Mientras que el estudio de nanohilos de Cu/Ni/Cu, responde a las características de un sistema fabricado mediante técnicas top-down con magnetismo itinerante. Para realizar su estudio y completa descripción se precisa el uso de las técnicas de microscopia de sonda local. A continuación presentamos los antecedentes en lo respectivo a los sistemas estudiados en esta Tesis.