Sistemas de multicapas magnéticas Tierra rara – Metal de transición
Una de las líneas de investigación con más trayectoria del GMM es el estudio de multicapas (MLs) magnéticas obtenidas por sputtering de Tierras Raras y Metales de Transición. En concreto, se han estudiado las multicapas Gd/Co. Estos dos materiales son ferromagnéticos, pero presentan un acoplamiento entre ellos perfectamente antiparalelo, que junto con las distintas temperaturas de orden de cada uno hacen que estas MLs presenten una gran variedad de configuraciones magnéticas.
El GMM ha trabajado extensamente en obtener experimentalmente estas multicapas magnéticas y estudiar y caracterizar sus propiedades estructurales, magnéticas y de transporte eléctrico. Experimentalmente estas MLs presentan el problema de una fuerte interdifusión asimétrica entre el Gd y el Co en el proceso de crecimiento. Esto produce unas MLs formadas por aleaciones amorfas de GdCo y Co lo que complica el estudio de las mismas. El GMM ha desarrollado un proceso con el que conseguir MLs de gran calidad estructural y con intercaras muy bien definidas entre las capas sustituyendo el Gd puro por aleaciones de GdCo.
Todos estos estudios han dado como fruto varios artículos científicos y dos tesis doctorales de dos de los miembros del GMM:
- “Caracterización estructural y magnética del sistema Gd/Co” Juan Pedro Andrés González (2000)
- “Interdifusión, propiedades magnéticas y de transporte eléctrico en multicapas basadas en Gd/Co” Juan Antonio González Sanz (2002)
Nanopartículas Magnéticas
Una segunda línea principal de investigación se ha basado en la fabricación y estudio de nanopartículas (NPs) magnéticas. En esta línea se ha estado trabajando en lo siguiente:
- Estudio de interacciones entre partículas:
Partiendo primero de multicapas frustradas en las que una capa magnética se hacía tan fina que se rompía generando partículas dispersas en una matriz metálica. Se estudiaron las distintas interacciones magnéticas (dipolar, indirecta RKKY) entre las partículas en función del material entre ellas.
- Nanopartículas con estructura Núcleo – Corteza:
Mediante oxidaciones controladas, se generaron NPs con estructura núcleo (core) – corteza (Shell) de Co – CoO. Por el carácter antiferromagnético del CoO, el Co ferromagnético este tipo de NPs presenta un claro fenómeno de Exchange-Bias, cuya utilidad para aplicaciones tecnológicas es enorme.
- NPs obtenidas por agregación en fase gas (cluster-gun).
Se ha desarrollado una instalación con un cañón de NPs (cluster-gun) que genera NPs por la técnica de agregación en fase gas. Esta técnica permite obtener NPs con un gran control en sus tamaños y características. En dicha instalación se pueden obtener películas de NPs y también sistemas de NPs en matrices de otros materiales. Se han realizado estudios con partículas Co/CoO mediante un control de la oxidación de las NPs de Co puro y también el efecto de distintas matrices en propiedades de esas NPs, como en el Exchange –Bias.
Heteroestructuras de óxidos magnéticos y multiferroicos
La línea más reciente iniciada por el grupo va enfocada a la construcción de una nueva instalación de sputtering para la deposición de óxidos cerámicos. En concreto, se busca obtener heteroestructuras en forma de multicapa que permitan el control del estado magnético de una capa ferromagnética de cobaltita (LaSrCoO3), a través del carácter antiferromagnético de óxidos multiferroicos como YMnO3 y RMnO3 (R=Dy, Lu), dando esto lugar a un efecto de Exchange bias con la cobaltita ferromagnética.