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

• Autores: Jose Luis Diez Ferrer
• Directores de la Tesis: Miguel Ciria Remacha (dir. tes.), José Ignacio Arnaudas Pontaque (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2010
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Arturo Baró Vidal (presid.), César de la Fuente (secret.), José Ignacio Pascual Chico (voc.), Pietro Gambardella (voc.), Fernando Jesús Castaño Sánchez (voc.)
• Materias:
  • Física
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• Resumen

  • En esta Tesis se van a estudiar sistemas nanoestructurados de dos metales magn'eticos, pertenecientes a familias con propiedades magn'eticas muy diferenciadas, que se manifiestan, por ejemplo, en la intensidad de las constantes de anisotropia y magnetoel'asticas de estos materiales de tal forma que son mucho m'as elevadas en Tierras Raras que en metales 3d. El muy distinto origen del momento magn'etico, localizado en la capa electr'onica 4f en las primeras y m'as deslocalizado en los segundos, permite explicar estas diferencias.

    El origen de la anisotropia magn'etica est'a en el acoplamiento de la parte procedente del espin del momento magn'etico con la forma del los orbitales electr'onicos (acoplamiento espin-'orbita VLS). Si el campo el'ectrico local en el que se encuentra un 'atomo, conocido como campo cristalino Vcc, es de baja simetria y los orbitales de los electrones de enlace no son sim'etricos (Lz distinto de 0) habr'a una interacci'on anis'otropa de los orbitales del 'atomo con Vcc, provocando que haya direcciones energ'eticamente m'as favorables que otra a la orientaci'on de las nubes de carga electr'onicas del 'atomo.

    As'i Vcc sera irrelevante para un 'atomo con momento orbital cero (L = 0 ) dado que el orbital sera esf'erico y el acoplamiento espin-'orbita nulo, por tanto el espin podr'a tomar cualquier orientaci'on respecto al cristal. En el caso de que el momento orbital no sea cero, los orbitales electr'onicos s'olo podr'an estar en un posici'on libre si la simetria del campo cristalina es esf'erica, de no ser asi estos orbitales tendr'an orientaciones preferenciales, ademas si L . S distinto de 0 el espin preferir'a una de las orientaciones relativas respecto a L.

    En el caso de que el acoplamiento de L con el campo cristalino sea m'as fuerte que la interacci'on espin-'orbita, el material mostrar'a solo una pequeña respuesta anis'otropa, debido a que la parte orbital del momento magn'etico esta bloqueada, tal y como se observa en los elementos 3d como el Ni. Por otro lado, si VLS >Vcc, entonces la respuesta anis'otropa sera mayor ya que al rotar el vector imanaci'on es necesario reorientar los muy anis'otropos orbitales at'omicos correspondiente a los electrones 4f, lo que causa una elevada magnetostricci'on 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 f'isicas de dos sistemas f'isicos: estructuras subnanom 'etricas Tm sobre W(110) y nanohilos de Cu/Ni/Cu que combinan las caracter'isticas descritas. Asi, el estudio de Tm/W(110) corresponde con un metal magn'etico con momento localizado creado mediante procesos de autoorganizaci 'on. Mientras que el estudio de nanohilos de Cu/Ni/Cu, responde a las caracter'isticas de un sistema fabricado mediante t'ecnicas top-down con magnetismo itinerante. Para realizar su estudio y completa descripci'on se pre1 cisa el uso de las t'ecnicas de microscopia de sonda local.

    A continuaci'on presentamos los antecedentes en lo respectivo a los sistemas estudiados en esta Tesis.