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Tese

Formação e estabilidade de nanoestruturas magnéticas complexas via abordagens de primeiros princípios e dinâmicas de spins (2025)

  • Authors:
  • Autor USP: CARVALHO, PAMELA COSTA - IF
  • Unidade: IF
  • Sigla do Departamento: FMT
  • DOI: 10.11606/T.43.2025.tde-15092025-111618
  • Subjects: FÍSICA DA MATÉRIA CONDENSADA; FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO
  • Keywords: DENSITY-FUNCTIONAL-THEORY; DINÂMICA DE SPINS; DMI; MAGNETISM; SKYRMIONS; SPIN-DYNAMICS; TEORIA DO FUNCIONAL DA DENSIDADE; MAGNETISMO COMPUTACIONAL
  • Agências de fomento:
  • Language: Português
  • Abstract: Neste trabalho, investigamos o papel da interação Dzyaloshiinski-Moryia (DMI) e da interdifusão atômica interfacial na formação, estabilização e dinâmica de nanoestruturas magnéticas complexas em filmes finos metálicos. A metodologia utilizada aqui é a combinação de cálculos de estrutura eletrônica baseados em primeiros princípios e simulações atomísticas de dinâmica de spins. Aqui, indicamos condições favoráveis para a existência de nanoestruturas magnéticas quirais em sistemas de multicamadas metálicas. Uma sinergia teórico-experimental foi buscada sempre que possível com grupos experimentais. Iniciamos investigando propriedades magnéticas no ferrimagneto sintético Pt/Co/Gd, que é um potencial hospedeiro de nanoestruturas skyrmiônicas. Os cálculos de primeiros princípios elucidaram o magnetismo induzido nas diferentes interfaces dentro da heteroestrutura, que foi correlacionada com interdifusão/rugosidade interfacial na multicamada. Nesta contribuição, também desenvolvemos o arcabouço teórico necessário para simular amostras experimentais. Como introdução ao estudo de nanoestruturas magnéticas complexas, conduzimos uma análise do estado fundamental nas multicamadas Ni/Irn/Pt(111), com n=0,1,2, onde skyrmions e skyrmioniums metaestáveis foram identificados.As condições favoráveis para a estabilização dessas nanoestruturas não-colineares nas camadas de Ni foram evidenciadas através de uma comparação com filmes finos similares de Co, ressaltando a importância da intensidade DMI e revelando o papel fundamental da direção do vetor DMI, o qual não havia sido abordado previamente na literatura. A formação de skyrmions em arranjos aparentemente simétricos foi reportada usando o sistema Pd/Co/Pd como exemplo. Nosso trabalho sugere que a mistura de átomos na interface é de importância fundamental para originar e aumentar a DMI. Aqui, indicamos a interdifusão como um mecanismo crucial na estabilização de nanoestruturas não-colineares, atuando simultaneamente para intensificar a DMI e reduzir a anisotropia no sistema. Além disso, a dinâmica de spins por meio do mecanismo de torque de transferência de spins foi estudada, considerando a presença de defeitos atômicos na multicamada de Pd/Fe/Ir(111), onde o arcabouço teórico para investigar o movimento de skyrmions na presença de múltiplos defeitos foi desenvolvido. Os resultados apresentados aqui fornecem concepções valiosas para guiar a elaboração de novos materias com texturas de spins quirais para aplicações futuras no campo da spintrônica
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 15.08.2025
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI

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    Status:
    Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
    Versão do Documento:
    Versão publicada (Published version)
    Acessar versão aberta:

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    How to cite
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    • ABNT

      CARVALHO, Pamela Costa. Formação e estabilidade de nanoestruturas magnéticas complexas via abordagens de primeiros princípios e dinâmicas de spins. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-15092025-111618/. Acesso em: 10 abr. 2026.

    • APA

      Carvalho, P. C. (2025). Formação e estabilidade de nanoestruturas magnéticas complexas via abordagens de primeiros princípios e dinâmicas de spins (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-15092025-111618/

    • NLM

      Carvalho PC. Formação e estabilidade de nanoestruturas magnéticas complexas via abordagens de primeiros princípios e dinâmicas de spins [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 10 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-15092025-111618/

    • Vancouver

      Carvalho PC. Formação e estabilidade de nanoestruturas magnéticas complexas via abordagens de primeiros princípios e dinâmicas de spins [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 10 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-15092025-111618/

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