Ondas de spin em quasi-cristais magnônicos

In this paper we investigate the spectra of band structures and transmittance in magnonic quasicrystals that exhibit the so-called deterministic disorders, specifically, magnetic multilayer systems, which are built obeying to the generalized Fibonacci (only golden mean (GM), silver mean (SM), bronze mean (BM), copper mean (CM) and nickel mean (NM) cases) and k-component Fibonacci substitutional sequences. The theoretical model is based on the Heisenberg Hamiltonian in the exchange regime, together with the powerful transfer matrix method, and taking into account the RPA approximation. The magnetic materials considered are simple cubic ferromagnets. Our main interest in this study is to investigate the effects of quasiperiodicity on the physical properties of the systems mentioned by analyzing the behavior of spin wave propagation through the dispersion and transmission spectra of these structures. Among of these results we detach: (i) the fragmentation of the bulk bands, which in the limit of high generations, become a Cantor set, and the presence of the mig-gap frequency in the spin waves transmission, for generalized Fibonacci sequence, and (ii) the strong dependence of the magnonic band gap with respect to the parameters k, which determines the amount of different magnetic materials are present in quasicrystal, and n, which is the generation number of the sequence k-component Fibonacci. In this last case, we have verified that the system presents a magnonic band gap, whose width and frequency region can be controlled by varying k and n. In the exchange regime, the spin waves propagate with frequency of the order of a few tens of terahertz (THz). Therefore, from a experimental and technological point of view, the magnonic quasicrystals can be used as carriers or processors of informations, and the magnon (the quantum spin wave) is responsible for this transport and processing

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Neste trabalho investigamos espectros de estruturas de banda e de transmitância em quasicristais magnônicos que apresentam as chamadas desordens determinísticas, especificamente, sistemas de multicamadas magnéticas que são construídos obedecendo as sequências substitutionais de Fibonacci generalizada (apenas os casos golden mean (GM), silver mean (SM), bronze mean (BM), copper mean (CM) e nickel mean (NM)) e k-componente de Fibonacci. O modelo teórico é baseado no hamiltoniano de Heisenberg para o regime de troca, juntamente com o poderoso método da matriz transferência, e levando em conta a aproximação RPA. Os materiais magnéticos considerados são ferromagnetos cúbicos simples. O principal interesse deste estudo é investigar o efeito da quasi-periodicidade nas propriedades físicas dos sistemas citados analisando o comportamento da propagação de ondas de spin por meio dos espectros de dispersão e de transmissão dos magnons nestas estruturas. Entre os resultados destacamos: (i) a fragmentação das bandas de volume que, no limite de altas gerações, se tornam conjuntos de Cantor, e a presença da frequência de mid-gap na transmitância das ondas de spin, na sequência de Fibonacci generalizada; e (ii) a forte dependência do band gap magnônico com relação aos parâmetros k, que determina a quantidade de materiais magnéticos diferentes presentes no quasi-cristal, e n, que é o número da geração da sequência k-componente de Fibonacci. Neste último caso, verificamos que o sistema apresenta uma banda magnônica proibida, cuja largura e região de frequência podem ser controladas variando k e n. No regime de troca, as ondas de spin propagam-se com frequência da ordem de algumas dezenas de terahertz (THz). Portanto, do ponto de vista experimental e tecnológico, os quasi-cristais magnônicos podem ser utilizados como transportadores ou processadores de informações, sendo o magnon (o quantum da onda de spin) o responsável por esse transporte e processamento