Índice

1. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Índice 5 Mbyte 340 Mbyte

2. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Magnetismo ? “Few subjects in science are more difficult to understand than magnetism.” Enciclopédia Britânica (15ª edição - 1989)

3. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Albert Einstein - Autobiografia “ Um deslumbramento desta natureza eu experimentei quando era uma criança de 4 ou 5 anos, quando meu pai me mostrou uma bússola. Que essa agulha se comportava daquela maneira decidida não se encaixava de modo nenhum com a natureza dos fatos, que pudesse encontrar um lugar no mundo inconsciente dos conceitos (efeitos ligados por “contato” direto). Eu ainda me lembro - ou ao menos acredito que me lembro - que esta experiência deixou uma impressão profunda e duradoura em mim. Algo profundamente escondido devia existir por trás das coisas.”

4. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Primórdios... Lodestone: rocha magnetizada Rica em magnetita (Fe3O4) "lead stone“ indicar o caminho” Chineses e europeus 800AC 1600 De Magnete, de William Gilbert: Primeiro tratado científico de magnetismo. Observação do campo de dipolo para diferentes formas de ímã. A terra é um grande ímã

5. Mesmer - 1780 “O campo magnético proporciona o equilíbrio energético” Rabatan com imãs e photon Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Curiosidades... Indicações: dores nos ombros, cabeça, nuca, braços, queda de cabelo, problemas faciais e que transpiram muito na cabeça. Sob o travesseiro de uma “esposa infiel” levaria à confissão do crime durante o sono. Magnetismo animal: poder de curar... Dr. James Graham: "Royal Patagonian Magnetic Bed" (50 guinés/noite) CUIDADO!!!! Efeito interrompido por ALHO ou CEBOLA

6. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima • 1820 Oersted: efeito magnético das correntes • 1820-21 Ampère: • atribui o magnetismo da matéria a “correntes moleculares” • 1831 Faraday: campo variável induz corrente elétrica em um circuito • 1864 Maxwell: teoria eletromagnética: • 1897 descoberta do elétron • Sec XX : Teoria Quântica (1925-1930) (Heisenberg, Dirac, Schrödinger, Pauli)

7. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Dick Tracy – 1935 “ A nação que dominar o magnetismo dominará o mundo.” X-Men Magneto

8. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Momento de Dipolo Magnético

9. { g = 1 somente orbital g = 2 somente spin Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Momento de Dipolo Magnético Momento Magnético Total T = -g B j Magnetização

10. Dentro do Material 0M 0HdB N ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ S ^ ^ ^ Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Grandezas Magnéticas Campo Desmagnetizante Fator Geométrico

11. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Classificação • Origem dos momentos magnéticos • Tipo de interação entre os momentos • Magnetismo Fraco • Diamagnetos • Paramagnetos • Magnetismo Forte • Materiais Ordenados: • Ferromagnetos • Ferrimagnetos • Antiferromagnetos

12. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Diamagnetos • Não possuem momento permanente • Origem: variação do momento orbital dos elétrons induzida pela ação de um campo magnético • Resposta se opõe ao campo (≈-10-6) (Lei de Lenz)  Todo material apresenta diamagnetismo Resulta do efeito de um campo VARIÁVEL sobre os elétrons

13. M  H E= - •B = -cos B Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Paramagnetismo Possuem momento magnético permanente Não há interação entre momentos >0 porém pequena (10-5 - 10-3) (tende a alinhar com o campo) Langevin (Clássica): momentos idênticos que não interagem e apontam em qualquer direção Temperatura X Campo Magnético H≠0 H=0, M=0 Campo Magnético Emin: momentos alinhados com B Competição com agitação térmica Projeção do momento na direção de B

14. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Paramagnetismo de Langevin: Clássico Expansão em série da Função de Langevin: Para x pequeno: L(x)  x/3 • Resposta magnética para uma dada temperatura T será: (campo na direção z ) O problema consiste em calcular a média térmica <cos>T :  L(x) M0 com, Lei de Curie

15. B0 B0 B=0 B=0 B B  contínuo  discreto < cos >= 0 < cos > 0 N +B E E N - B Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Paramagnetismo Quântico Campo Magnético X Temperatura N : alta densidade de mom. mag.  : momento orbital momento de spin Quântico Clássico

16. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima JZ : J, J-1, J-2, ... -J µ • Quantização do mom. angular: • Caso particular: J=1/2 e g=2 • População dos níveis: E= - •B = g BJZB B  = -g BJ J Magnetização resultante: Para qualquer J: N 2 +BB Jz =±1/2 E = ±B B=0 N 1 tanh(x) - BB B0 Função de Brillouin

17. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Para temos: Logo: No limite de J muito grande: Limite Clássico!!

18. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Ferromagnetismo momento dipolo magnético Paramagnetismo ? Ferromagnetismo

19. Hipótese de Weiss Cada momento de dipolo magnético sofre a ação de um campo magnético efetivo criado pelos vizinhos Campo molecular médio  Magnetização espontânea (MS) Magnetização pelo campo molecular Soluções : origem e ponto P (estável) Origem: M=0 (instável) distribuição aleatória de mom. magn. M=0 aparecimento de um alinhamento local P’ – desloca em direção a P (estável) Estado desmagnetizado?? Lei de Curie-Weiss Desordenado Ordenado TC Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Ferromagnetismo : Campo Molecular Domínios magnéticos Processo de magnetização: multidomínios  monodomínios

20. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Ferromagnetismo : Teoria de Weiss • Temperatura de Curie TC : • indicação de  • intensidade do campo molecular • Para o Fe:  = 2.2B N = 8.54x1028 m-3 TC= 1063 K M x T para o Ni Lei de Curie-Weiss

21. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Ferromagnetismo : origem do campo molecular • INTERAÇÃO DE TROCA • Interação QUÂNTICA Interação dipolar leva à formação de domínios magnéticos PORÉM é muito fraca para explicar a presença de um estado ordenado em temperatura ambiente J > 0 : Ferromagnetismo  J < 0 : Antiferromagnetismo 

22. Aplicações • Materiais magnéticos MACIOS: Fe, Permaloy • Alta permeabilidade: bons condutores de fluxo magnético • Guias de fluxo • Blindagem 1 Gb/in2 Cabeça indutiva: leitura e gravação (1986 ~ 94)

23. Aplicações

24. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Histerese e Processos de Magnetização MS Magnetização de Saturação Mr: remanência Magnetização resultante quando o campo é retirado após saturação M Ferromagneto Macio H HC: coercividade Campo reverso que reduz a magnetização a zero Ferromagneto Duro

25. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Domínios • Balanço Energético • um único domínio - mono domínio • alta energia magnetostática • Divisão em estruturas • fechamento do fluxo magnético • minimiza energia

26. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Parede de domínio • Qual é o custo de energia? • Qual é a largura?

27. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Energia da parede de domínio • Definição: • Diferença de energia dos momentos • dentro da parede • dentro do domínio • Dois termos • Energia de troca • momentos paralelos • Anisotropia • momento em uma direção

28. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Domínios

29. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima Movimento de Paredes de Domínio

30. ] d20nm Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próxima • Refinamento do grão •  interação de troca •  remanência • Propriedades magnéticas • tamanho de grão • fração volumétrica das fase Nanocompósitos de NdFeB (ímãs nanoestruturados) Acoplamento de troca  Aumento da remanência Mr 0.8MS Nd2Fe14B ISOTRÓPICO Nd4Fe78B18 Nd15Fe77B8 Nd2Fe14B + -Fe

31. Efeitos da Nanoestrutura Compósitos Nanoestruturados Hc muda SETE ordens de grandeza  Nanoestrutura

32. Histórico Magnetismo Básico Nanomagnetismo Próximas