Estudio teórico-numérico de materiales antiferromagnéticos no colineales

Abstract

Los materiales con orden magnético se han utilizado para desarrollar dispositivos tecnológicos de muy diversos tipos, imanes permanentes, núcleos de transformadores, mermorias magnéticas, etc. Pero mayoritariamente con materiales ferromagnéticos. Aunque estos tienen ciertas limitaciones como la velocidad de operación o dificultad de fabricación por requerir algunos de tierras raras. Existen otros tipos de materiales con orden magnético como los antiferromagnéticos o ferrimagnéticos que pueden llegar a sustituir a los ferromagnéticos en algunas situaciones, evitando algunas de sus propiedades indeseadas y aportando otras ventajas. Dentro de los antiferromagnéticos existe un tipo particular llamado no colineal que ha cobrado interés en los últimos años porque presenta una respuesta magnetoresistiva comparable a la de los ferromagnéticos. Este trabajo es un primer estudio numérico de estos materiales esperando arrojar luz sobre sus propiedades fundamentales de cara a su futura apliación práctica. Se presenta un modelo micromágnetico compuesto por tres subredes con la idea de obtener los estados de equilibrio del sistema y las transiciones que aparecen entre estos. Se observan dos tipos de transiciones fundamentales que conforman el resto de texturas magnéticas, entendiendo estas como estados no uniformes del parámetro de orden. Finalmente se demuestra que es posible ajustar estas paredes a una función de prueba que ya ha tenido éxito en estudios similares para materiales ferromagnéticos, y ambos ferrimagnéticos y antiferromagnéticos colineales. Este trabajo constituye un punto de partida para estudios futuros de estos materiales.

Materials with magnetic order have been used to develop technological devices of very different types, permanent magnets, transformer cores, magnetic memories, etc. But mostly with ferromagnetic materials. Although these have certain limitations such as speed of operation or difficulty of manufacture because some of them require rare earths. There are other types of materials with magnetic order such as antiferromagnetic or ferrimagnetic materials that can replace ferromagnetic materials in some situations, avoiding some of their undesired properties and providing other advantages. Within the antiferromagnets there is a particular type called non-collinear that has gained interest in recent years because it presents a magnetoresistive response comparable to that of ferromagnets. This work is a first numerical study of these materials hoping to shed light on their fundamental properties with a view to their future practical application. A micromagnetic model composed of three sublattices is presented with the idea of obtaining the equilibrium states of the system and the transitions that appear between them. Two types of fundamental transitions are observed which form the rest of the magnetic textures, understanding these as non-uniform states of the order parameter. Finally, it is shown that it is possible to fit these walls to a test function that has already been successful in similar studies for ferromatic materials.