Dinâmicas de spins em materiais antiferromagnéticos nanoestruturados a partir de cálculos ab-initio: formação e estabilidade de skyrmions

• Processo: 20/05609-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2020
• Data de Término da vigência: 05 de novembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Helena Maria Petrilli
• Beneficiário: Pamela Costa Carvalho
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/00581-2 - Dinâmicas atomísticas de spins em interfaces simétricas com nanoestruturas magnéticas complexas: investigação de efeitos de interdifusão, BE.EP.DD
• Assunto(s): Estrutura eletrônica Magnetismo Metais Materiais magnéticos Spintrônica Antiferromagnetismo
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Estrutura eletrônica de Materiais | Interfaces metálicas magnéticas | Nanomagnetismo | Estrutura Eletrônica e Magnetismo em Metais

Resumo

Este projeto almeja o desenho racional de novos materiais magnéticos com potencial aplicação em spintrônica. Ênfase será dada ao magnetismo de sistemas nano-estruturados com configuração magnética complexa e, em especial, à investigação do surgimento de skyrmions. Estudaremos sistemas antiferromagnéticos e/ou antiferromagnéticossintéticos (AFS), devido à promissora possibilidade de transporte com baixa dissipação e sem produção de calor, além de uma dinâmica de spins significativamente mais rápida do que a de um material ferromagnético. Os principais sistemas a serem estudados são multicamadas do tipo Pt/Co/NM/M/Pt onde NM = Cu, Ru, Ir, W e M = Fe,Co, Ni. Diferentes combinações destes materiais serão exploradas investigando a formação, estabilidade, tamanho e manipulação de skyrmions AFS em função da espessura das camadas. Também multicamadas ferromagnéticas do tipo Pd/Co/Pd serão estudadas, para verificar a existência de skyrmions à temperatura ambiente e campos externos nulos, como observado experimentalmente na literatura. É esperado que esta profunda investigação e análise comparativa, permita balizar os resultados obtidos nos desafiantes sistemas AFS e avaliar quais elementos contribuem para a formação de skyrmions pequenos e estáveis. O estado-da-arte no arsenal teórico para simulações in silico destes sistemas será aplicado: o método RS-LMTO-ASA, baseado na DFT, para o cálculo das propriedades magnéticas no estado fundamental, e o código UppASD para os cálculos de dinâmicas de spins, como função da temperatura e campo aplicado. Realizaremos desenvolvimentos teóricos e computacionais, acompanhados de colaborações com grupos teórico, no exterior, e experimental no Brasil. A complexidade e novidade dos mecanismos envolvidos na formação de skyrmions nos AFS é o grande desafio abordado no presente projeto. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

CARVALHO, PAMELA C.; MIRANDA, IVAN P.; BRANDAO, JEOVANI; BERGMAN, ANDERS; CEZAR, JULIO C.; KLAUTAU, ANGELA B.; PETRILLI, HELENA M.. Correlation of Interface Interdiffusion and Skyrmionic Phases. Nano Letters, v. 23, n. 11, p. 8-pg., 2023-05-26. (22/00581-2, 12/51198-2, 20/05609-7, 22/10095-8)