Investigacion-oculto

Hemos producido microcristales de magnetita de gran calidad por debajo de 20 nm de espesor. Los dominios magnéticos observados están dictados por la anisotropía de forma, demostrando así la posibilidad de diseñar estructuras de espín en magnetita magnéticamente blanda y ultrafina a voluntad.

Para construir dispositivos de espintrónica se requieren películas delgadas o estructuras de dimensionalidad más pequeñas. Por lo tanto, se ha hech un esfuerzo en investigar el crecimiento de las películas y nanoestructuras de magnetita. Películas y nanoestructuras se puede crecer mediante epitaxia de haz molecular, deposito por láser pulsado o bombardeo iónico en una gama de sustratos que abarca metales, aislantes y semiconductores. Una observación común de los materiales así crecidos (independientemente del método concreto de crecimiento o sustrato empleado) es que sus propiedades magnéticas difieren fuertemente de las de la magnetita en volumen. Una lista no exhaustiva de propiedades inesperadas incluye altas coercividades, campos de alta saturación, magnetización fuera del plano, superparamagnetismo en películas ultrafinas, o nuevos ejes fáciles de imanación. En muchos casos, las propiedades magnéticas modificadas se encuentran en estructuras de magnetita que son prácticamente indistinguibles de la magnetita en volumen desde un punto de vista químico y estructural. Además, no se pueden atribuir a una reducción en la dimensionalidad, ya que también aparecen en películas de cientos de nanómetros de grosor. La explicación más probable (y ampliamente aceptada) para estos efectos es la presencia de defectos de crecimiento, entre los cuales las fronteras entre dominios de antifase (APB, de su nombre en inglés, antiphase domain boundaries) son un ejemplo destacado. La celda unidad de la magnetita es bastante grande (0,84 nm) y cuando los islas situadas a distancias no enteras de su celda unidad se fusionan, forman fronteras donde se rompe la red cristalina de los cationes. Los APB introducen acoplamientos magnéticos que no existen en el material perfecto. Las APB y su evolución se han observado mediante microscopía electrónica de transmisión y su comportamiento detallado ha sido estudiado, especialmente por W. Eerenstein y colaboradores. Por lo tanto, el crecimiento de estructuras libres de APB es de interés actual no solo para la magnetita sino también para otras espinelas también.

En el presente trabajo, estudiamos los dominios magnéticos en islas planas de magnetita crecidas en Ru (0001) por epitaxia de haces moleculares reactivos. Como cada isla crece a partir de un solo núcleo, se espera que estén libres de APB. Mediante dicroísmo circular magnético vectorial de rayos X en microscopía de fotoemisión (XMCD-PEEM) determinamos con resolución nanométrica el vector de imanación en estas islas y estudiamos su estabilidad tanto experimentalmente como a través de simulaciones micromagnéticas.

S. Ruiz-Gomez, L. Pérez, A. Mascaraque, A. Quesada, P. Prieto, I. Palacio, L. Martín-García, M. Foerster, L. Aballe, J. de la Figuera, "Geometrically defined spin structures in ultrathin Fe3O4 with bulk like magnetic properties", Nanoscale 10 (2018) 5566, DOI: 10.1039/c7nr07143d.