Preparación, caracterización y propiedades de nanohilos magneticos bimetálicos

Abstract

Para este trabajo nos propusimos fabricar y estudiar arreglos de nanohilos bimetálicos de Fe-Ni con un enfoque en sus propiedades magnéticas. Produjimos tres muestras con composiciones que rondan la del Permalloy, una aleación rica en Ni (Fe25Ni75) muy conocida en el mundo, usando la técnica de electrodeposición de iones en membranas de alúmina porosa previamente fabricadas en nuestro laboratorio. Mediante microscopía electrónica de barrido estudiamos la morfología y por difracción de rayos x la microestructura de las muestras fabricadas. Analizamos las propiedades magnéticas a partir de los ciclos de histéresis conseguidos por medio de magnetometría de muestra vibrante a temperatura ambiente, variando el ángulo entre el eje longitudinal de los nanohilos y el campo aplicado. Las muestras presentaron la misma fase cristalina desordenada (Fe en una matriz de Ni), coercitividades y remanencias bajas, gran contribución de la anisotropía de forma dada por la geometría de los nanohilos (alta relación de aspecto), suficiente energía dipolar para competir con la anisotropía de forma y un máximo de susceptibilidad diferencial en campos magnéticos positivos que sólo pudo ser explicado por medio de una estructura magnética remanente metaestable formada por dominios de tipo vórtice que son producto de la competencia entre la anisotropía de forma y la interacción dipolar entre nanohilos.

The aim of this work is to prepare and study Fe-Ni bimetallic nanowire arrays focusing on their magnetic properties. We produced three samples with compositions around that of Permalloy, a widely-known, Ni-rich alloy (Fe25Ni75), using the electrodeposition technique into nanoporous alumina membranes previously manufactured in our laboratory. We studied the morphology of the samples using scanning electron microscopy and their microstructure by x-ray diffraction. We analyze the magnetic properties from the hysteresis cycles measured with a vibrating sample magnetometer at room temperature, varying the angle between the longitudinal axis of the nanowires and the applied field. We obtained the same disordered phase (Fe in a Ni matrix), low coercivities and remanences, an important contribution of shape anisotropy given by the geometry of the nanowires (high aspect ratio), dipolar interaction enough to compensate for the shape anisotropy and a maximum in differential susceptibility in positive magnetic fields could only be explained through a metastable remanent magnetic structure formed by vortex-type domains that result from a competition between shape anisotropy and the dipolar interaction between nanowires.