Estudio de sistemas magneto-iónicos basados en nanotubos de óxido de níquel

Abstract

Hoy en día muchos dispositivos de almacenamiento y grabación magnética se llevan a cabo mediante la utilización de nanoestructuras multicapas planas, formadas por materiales ferromagnéticos, antiferromagnéticos y no magnéticos. Estas estructuras se basan en el fenómeno de magnetorresistencia gigante, el cual permite el cambio de la resistencia eléctrica del material, al aplicar un campo magnético externo. De esta manera nace una nueva rama de conocimiento de la física, la espintrónica, que combina los conocimientos de transporte eléctrico con la propiedad de spin del electrón. Los dispositivos espintrónicos están basados en la utilización de electrones polarizados. Se hace pasar una corriente a través de las estructuras multicapas antes nombradas y dependiendo de la orientación del spin de los electrones, las distintas capas presentan una mayor o menor resistividad a su paso, pudiendo así simular el código binario de ceros y unos de los sistemas informáticos según la resistencia obtenida, lo que permite el almacenamiento magnético de información y su lectura. En las últimas décadas se ha investigado sobre la magnetorresistencia gigante en estructuras multicapas con geometría cilíndrica, obteniendo mejores resultados que en estructuras multicapas planas, lo cual puede suponer un aumento de la sensibilidad de cabezales de lectura de los discos duros, además de un aumento en el almacenamiento de datos. Por lo que estudiar las propiedades magnéticas de estructuras con esta geometría puede llegar a formar parte del desarrollo hacia nuevos dispositivos espintrónicos más pequeños y con mayor capacidad de almacenamiento. Uno de los principales objetivos de este trabajo es llegar a la mejor comprensión de los diferentes procesos que intervienen en el cambio de imanación de los arreglos de nanohilos magnéticos core/shell, creados en estructuras de alúmina nanoporosa, con la intención de estudiar si sus propiedades magnéticas pudiesen ser útiles para la fabricación de futuros dispositivos espintrónicos. Para ello, se van a fabricar muestras con geometría cilíndrica, mediante electrodeposición de níquel dentro de los poros de membranas de alúmina nanoporosa, obtenidas por anodización del aluminio. Después serán tratadas por métodos electroquímicos para obtener la fase de NiO. Se van a describir las técnicas de fabricación y caracterización empleadas, con el fin de comprender las diferentes características de los materiales que han sido fabricados. Además, se realizará un análisis de las distintas propiedades magnéticas mediante magnetometría de muestra vibrante (VSM), que permitirá obtener los diferentes tipos de ciclos de histéresis que presentan las muestras, según la dirección del campo aplicado, revelando así la anisotropía magnética de las nanoestructuras fabricadas. Con la finalidad de estudiar las interacciones entre los nanohilos de la matriz, se hará un análisis de las curvas de inversión de primer orden, distribución FORC (first order reversal curves), que permite conocer los comportamientos intrínsecos de los nanohilos individuales, y sus interacciones con los demás nanohilos de la matriz, a partir de medidas macroscópicas mediante VSM. Por último, se aplicará un tratamiento de temperatura para conseguir un fenómeno que tiene lugar debido a la interacción de acoplamiento entre las fases FM/AFM, denominado efecto “exchange bias” (EB), el cual produce un desplazamiento del ciclo de histéresis de la muestra a lo largo del eje de campo magnético aplicado. Este es un fenómeno de gran relevancia en la fabricación de los dispositivos espintrónicos.