Estudio de la resonancia ferromagnética de una partícula magnética anisotrópica en el régimen inercia

Abstract

En este trabajo se investiga la resonancia ferromagnética en el régimen inercial de nanopartículas anisotrópicas de Níquel, un estudio crucial para entender las dinámicas magnéticas a escalas nanométricas desde una perspectiva teórica. Utilizando la Ecuación Inercial-Landau-Lifshitz-Gilbert (ILLG), un modelo teórico extendido para incluir efectos inerciales, se derivaron las ecuaciones de perturbación para determinar las frecuencias naturales y calcular el tensor de susceptibilidad magnética dinámica. Los resultados revelaron dos frecuencias de resonancia distintas: precesional y de nutación, identificadas por valores máximos en el tensor imaginario, con valores en el rango de terahercios, lo que indica una respuesta magnética significativa a altas frecuencias. Además, se observó que un aumento en τ reduce la separación entre los picos de resonancia de nutación y precesión. A bajas intensidades de campo (μ0H0), la frecuencia de precesión se alinea con los resultados obtenidos mediante la ecuación LLG tradicional, aunque se encontraron divergencias a campos más altos. Los análisis teóricos mediante diagramas de bifurcación confirmaron estas frecuencias, corroborando la aplicabilidad del tensor de susceptibilidad dinámica. Este estudio teórico no solo valida el modelo ILLG bajo condiciones ideales sino que también sugiere su potencial aplicación en el desarrollo de tecnologías de conmutación ultrarrápida, lo cual podría revolucionar el campo de la electrónica y la computación a nanoescala.his work investigates ferromagnetic resonance in the inertial regime of anisotropic Nickel nanoparticles, a critical study to understand magnetic dynamics at nanometric scales from a theoretical perspective. Using the Inertial-Landau-Lifshitz-Gilbert (ILLG) Equation, an extended theoretical model to include inertial effects, perturbation equations were derived to determine the natural frequencies and calculate the dynamic magnetic susceptibility tensor. The results revealed two distinct resonance frequencies: precessional and nutational, identified by peak values in the imaginary tensor, with values in the terahertz range, indicating a significant magnetic response at high frequencies. Furthermore, it was observed that an increase in τ reduces the separation between the nutation and precession resonance peaks. At low field strengths (μ0H0), the precession frequency aligns with the results obtained using the traditional LLG equation, although divergences were found at higher fields. Theoretical analyses using bifurcation diagrams confirmed these frequencies, corroborating the applicability of the dynamic susceptibility tensor. This theoretical study not only validates the ILLG model under ideal conditions but also suggests its potential application in the development of ultrafast switching technologies, which could revolutionize the field of electronics and nanoscale computing.PregradoLicenciado(a) en FísicaPrimera edición