Resumen

Las simulaciones numéricas se han mostrado como una herramienta útil para predecir las propiedades de materiales magnéticos en relación a los parámetros intrínsecos y extrínsecos. En particular, las simulaciones numéricas son especialmente importantes para predecir el comportamiento magnético en distintos materiales nanoestructurados, tales como bicapas magnéticas, "dots", nanopartículas etc. La relevancia de las simulaciones se demuestra en su enorme importancia en la evaluación del rendimiento de los candidatos para futuros medios de grabación magnética. La tendencia hacia mayores densidades de grabación implica una reducción en las dimensiones del tamaño de bit. Los requisitos de la grabación magnética incluyen permanencia de los datos para tiempos mayores de 20 años. En estas condiciones es preciso evaluar la estabilidad térmica de los sistemas propuestos. Los materiales propuestos tienen una elevada anisotropía magnetocristalina, como por ejemplo el FePt, para obtener la estabilidad térmica requerida. Otro propuesta es la utilización de bicapas magnéticas compuestas de blando duro que aumentan la estabilidad térmica pero manteniendo el campo coercitivo por debajo del campo magnético máximo que puede crear las cabezas grabadoras. La técnica más extendidamente usada para simular las propiedades de histéresis, dinámicas y térmicas está basada en el micromagnetismo. Aunque también es usado para simular materiales nanoestructurados, el micromagnetismo ha sido desarrollado esencialmente como una aproximación continua limitada a tamaños de sistema mayores que la longitud de intercambio; una longitud característica cuyo valor típicamente está entre 5 y 100 nm. Cabe destacar que en materiales de alta anisotropía la pared de dominio se reduce a pocas distancias atómicas por lo que el micromagnetismo no es apropiado en tales materiales con lo que es necesario tratarlos modelos atomísticos.

La investigación se centra en propiedades de histéresis, dinámicas y térmicas de sistemas magnéticos nanométricos y en el desarrollo de distintos métodos de cálculo. Más concretamente se pretende estudiar:

• La posibilidad de acelerar los cálculos de dinámica y cálculos de estabilidad térmica a largo plazo. Así mismo se pretende desarrollar los modelos multiescala para mejorar los cálculos micromagnéticos. Este modelo incluye características atomísticas y micromagnéticas permitiendo incluir datos atomísticos en la simulación pero con tamaños simulados de muestra mesoscópicos.
• Los procesos de imanación en bicapas magnéticas compuesto de un material blando sobre un material duro en relación con aplicaciones de grabación magnética. En especial se estudiará el efecto de la intercara en la histéresis del material. Adicionalmente y con el objeto de comprobar su posible utilización como medio de grabación de magnético se calcularán las barreras de energía en dichos sistemas. Además se simularán sistemas compuestos de granos con distintas intensidades del acoplo entre ellos, dado que las muestras reales tienen forma granular.
• El efecto de la energía magnetostática en materiales de alta imanación y dimensiones reducidas y su comparación con medidas experimentales. Los sistemas incluyen películas tratadas mediante litografía (agujeros ``antidots'' de Fe) y nanopartículas de Fe embebidas en una matriz de Cu. En estos sistemas se evaluará la dependencia de la histéresis con respecto al ángulo que forma el campo aplicado y en el caso de las láminas con red de agujeros se comparará con el comportamiento observado experimentalmente.
• La inclusión de propiedades magnéticas diferentes de las del material masivo en el modelo y su influencia en las propiedades magnéticas así como la evaluación de posibles contribuciones energéticas responsables del comportamiento observado y no tenido en cuenta en los modelos estándar.