Corrente de spins em nanoestruturas metálicas
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2008 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | https://app.uff.br/riuff/handle/1/17283 |
Resumo: | The physical mechanisms that control the spin dynamics in nanoscale systems such as magnetic thin films and multilayers are of great importance for the development and improvement of technological applications. Factors that contribute to magnetization relaxation are particularly important to magnetic media writing processes that involve reorientation of a local magnetization. One of those mechanisms is the spin pumping effect that has been recently proposed and observed in magnetic multilayers. The magnetization precession of a nanoscale ferromagnet in contact with a non-magnetic metallic media may transfer angular momentum to it. A spin current is then pumped into the non-magnetic conducting environment, profoundly affecting the ferromagnet magnetization dynamics. Spin pumping may also lead to a coupling of dynamic nature between magnetic units embedded in non-magnetic conducting matrices. Existing theories for the spin pumping effect are semi classic, and rely on the so called adiabatic approximation. In this thesis we develop a quantum and dynamic approach which allow us to calculate the spin current generated by the magnetization precession of a nanoscale ferromagnet in contact with a non-magnetic metallic media. We employ linear response theory to obtain an expression of the spin pumping current in terms of generalized transverse spin susceptibilities. To illustrate our theory and to explore the characteristics of the spin pumping currents we consider some very simple systems, consisting of a single moment attached to a non-magnetic linear chain. We compare our results with the existing theories, and discuss the advantages of our approach. |
id |
UFF-2_8b0f84df28ea7011d92d632414001d42 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:app.uff.br:1/17283 |
network_acronym_str |
UFF-2 |
network_name_str |
Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
repository_id_str |
2120 |
spelling |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicasMagnetismoNanoestrutura metálicaDinâmica de spinsBombeamento de spinsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAThe physical mechanisms that control the spin dynamics in nanoscale systems such as magnetic thin films and multilayers are of great importance for the development and improvement of technological applications. Factors that contribute to magnetization relaxation are particularly important to magnetic media writing processes that involve reorientation of a local magnetization. One of those mechanisms is the spin pumping effect that has been recently proposed and observed in magnetic multilayers. The magnetization precession of a nanoscale ferromagnet in contact with a non-magnetic metallic media may transfer angular momentum to it. A spin current is then pumped into the non-magnetic conducting environment, profoundly affecting the ferromagnet magnetization dynamics. Spin pumping may also lead to a coupling of dynamic nature between magnetic units embedded in non-magnetic conducting matrices. Existing theories for the spin pumping effect are semi classic, and rely on the so called adiabatic approximation. In this thesis we develop a quantum and dynamic approach which allow us to calculate the spin current generated by the magnetization precession of a nanoscale ferromagnet in contact with a non-magnetic metallic media. We employ linear response theory to obtain an expression of the spin pumping current in terms of generalized transverse spin susceptibilities. To illustrate our theory and to explore the characteristics of the spin pumping currents we consider some very simple systems, consisting of a single moment attached to a non-magnetic linear chain. We compare our results with the existing theories, and discuss the advantages of our approach.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de JaneiroA investigação dos mecanismos físicos que controlam a dinâmica de spins em filmes finos magnéticos e multicamadas é de grande importância para o desenvolvimento e aprimoramento de aplicações tecnológicas. Os fatores que contribuem para a relaxação de uma magnetização são particularmente importantes nos processos de gravação em meios magnéticos que envolvem reorientação da magnetização local. Um efeito de natureza dinâmica que foi descoberto recentemente em multicamadas magnéticas é o bombeamento de spins: quando a magnetização de uma camada magnética, embebida em uma matriz metálica não magnética, é colocada para precessionar, como é feito em um experimento típico de FMR, ela pode transferir momento angular para as camadas não magnéticas adjacentes. Há, portanto, uma corrente de spins que emana da camada magnética e propaga-se pela matriz não magnética. Isto contribui para a relaxação da magnetização precessionante, e pode dar origem à um acoplamento de natureza dinâmica entre duas unidades magnéticas imersas em uma mesma matriz. As abordagens teóricas existentes para o estudo deste mecanismo são fenomenológicas e empregam a aproximação adiabática no cálculo da corrente de spins. Neste trabalho, propomos uma abordagem quântica e dinâmica, baseada na teoria de resposta linear, para calcular diretamente a corrente de spins que é bombeada nesses sistemas. Definimos o operador corrente de spins a partir de uma equação de continuidade, utilizando uma descrição da estrutura eletrônica que é apropriada para tratar os sistemas metálicos. Mostramos que o valor esperado dessa corrente pode ser expresso em termos de susceptibilidades generalizadas transversas dinâmicas, que calculamos na aproximação de fases aleatórias. Para ilustrar a teoria desenvolvida, consideramos alguns sistemas simples, constituídos por uma unidade magnética adsorvida à ou embebida em cadeias unidimensionais. Comparamos os nossos resultados com as teorias existentes e discutimos algumas vantagens da nossa abordagem em relação às anteriores.Programa de Pós-graduação em FísicaFísicaMuniz, Roberto BecharaCPF:62431190822http://lattes.cnpq.br/5601107886236184Guimarães, Filipe Souza Mendes2021-03-10T19:10:38Z2009-11-302021-03-10T19:10:38Z2008-04-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/17283porCC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-03-10T19:10:38Zoai:app.uff.br:1/17283Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202021-03-10T19:10:38Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
dc.title.none.fl_str_mv |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicas |
title |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicas |
spellingShingle |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicas Guimarães, Filipe Souza Mendes Magnetismo Nanoestrutura metálica Dinâmica de spins Bombeamento de spins CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
title_short |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicas |
title_full |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicas |
title_fullStr |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicas |
title_full_unstemmed |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicas |
title_sort |
Corrente de spins em nanoestruturas metálicas |
author |
Guimarães, Filipe Souza Mendes |
author_facet |
Guimarães, Filipe Souza Mendes |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Muniz, Roberto Bechara CPF:62431190822 http://lattes.cnpq.br/5601107886236184 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Guimarães, Filipe Souza Mendes |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Magnetismo Nanoestrutura metálica Dinâmica de spins Bombeamento de spins CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
topic |
Magnetismo Nanoestrutura metálica Dinâmica de spins Bombeamento de spins CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
description |
The physical mechanisms that control the spin dynamics in nanoscale systems such as magnetic thin films and multilayers are of great importance for the development and improvement of technological applications. Factors that contribute to magnetization relaxation are particularly important to magnetic media writing processes that involve reorientation of a local magnetization. One of those mechanisms is the spin pumping effect that has been recently proposed and observed in magnetic multilayers. The magnetization precession of a nanoscale ferromagnet in contact with a non-magnetic metallic media may transfer angular momentum to it. A spin current is then pumped into the non-magnetic conducting environment, profoundly affecting the ferromagnet magnetization dynamics. Spin pumping may also lead to a coupling of dynamic nature between magnetic units embedded in non-magnetic conducting matrices. Existing theories for the spin pumping effect are semi classic, and rely on the so called adiabatic approximation. In this thesis we develop a quantum and dynamic approach which allow us to calculate the spin current generated by the magnetization precession of a nanoscale ferromagnet in contact with a non-magnetic metallic media. We employ linear response theory to obtain an expression of the spin pumping current in terms of generalized transverse spin susceptibilities. To illustrate our theory and to explore the characteristics of the spin pumping currents we consider some very simple systems, consisting of a single moment attached to a non-magnetic linear chain. We compare our results with the existing theories, and discuss the advantages of our approach. |
publishDate |
2008 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2008-04-04 2009-11-30 2021-03-10T19:10:38Z 2021-03-10T19:10:38Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://app.uff.br/riuff/handle/1/17283 |
url |
https://app.uff.br/riuff/handle/1/17283 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
CC-BY-SA info:eu-repo/semantics/openAccess |
rights_invalid_str_mv |
CC-BY-SA |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Programa de Pós-graduação em Física Física |
publisher.none.fl_str_mv |
Programa de Pós-graduação em Física Física |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) instname:Universidade Federal Fluminense (UFF) instacron:UFF |
instname_str |
Universidade Federal Fluminense (UFF) |
instacron_str |
UFF |
institution |
UFF |
reponame_str |
Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
collection |
Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF) |
repository.mail.fl_str_mv |
riuff@id.uff.br |
_version_ |
1807838857717088256 |