Spin-resolved local density of states for an Anderson adatom in a ferromagnetic island

In this work, we investigate theoretically the spin-resolved local density of states (SR-LDOS) of a ferromagnetic (FM) island hybridized with an adatom, which is described by the Single Impurity Anderson Model (SIAM). Our results are comparable with Scanning Tunneling Microscope (STM) experimental data. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Morphology of flux avalanches in patterned superconducting films

It is well known that under certain circumstances, magnetic fields applied perpendicularly to the plane of superconducting films can trigger flux avalanches. In such cases, the penetration has a tree-like profile. However, in samples where a regular array of antidots, ADs, is present, the avalanches follow the rows of ADs as if they were guiding lines for the abrupt penetration. In this work, we used the magnetooptical imaging technique to study the morphology of flux avalanches in two Nb films with a square lattice of square ADs, each one with a different lateral size, and a plain film for reference. We show that the morphology of the flux avalanches is greatly influenced by the size of the interstitial region. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Role of interstitial pinning in the dynamical phases of vortices in superconducting films

We analyze the vortex dynamics in superconducting thin films with a periodic array of pinning centers. In particular, we study the effect of anisotropy for a Kagomé pinning network when longitudinal and transverse transport currents are applied. By solving the equations of motion for the vortex array numerically at zero temperature, we find different phases for the vortex dynamics, depending on the pinning and driving force. An unusual sequence of peaks for driving force along and perpendicular to the main lattice axes is observed for the differential resistance, reflecting the anisotropy of the transport properties and the complex behavior of the vortex system. This behavior may be understood in terms of interstitial pinning vacancies, which create channels of vortices with different pinning strengths. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Critical currents and melting temperature of a two-dimensional vortex lattice with periodic pinning

The critical current and melting temperature of a vortex system are analyzed. Calculations are made for a two-dimensional film at finite temperature with two kinds of periodic pinning: hexagonal and Kagomé. A transport current parallel and perpendicular to the main axis of the pinning arrays is applied and molecular dynamics simulations are used to calculate the vortex velocities to obtain the critical currents. The structure factor and displacements of vortices at zero transport current are used to obtain the melting temperature for both pinning arrays. The critical currents are higher for the hexagonal pinning lattice and anisotropic for both pinning arrays. This anisotropy is stronger with temperature for the hexagonal array. For the Kagomé pinning lattice, our analysis shows a multi stage phase melting; that is, as we increase the temperature, each different dynamic phase melts before reaching the melting temperature. Both the melting temperature and critical currents are larger for the hexagonal lattice, indicating the role for the interstitial vortices in decreasing the pinning strength. © 2012 Springer Science+Business Media New York.

The use of elevation map histograms for topographic heterogeneity analysis

Surface defects are extremely important in mechanical characterization of several different materials. Therefore, the analysis of surface finishing is essential for a further simulation of surface mechanical properties in a customized project in materials science and technology. One of the methods commonly employed for such purpose is the statistical mapping of different sample surface regions using the depth from focus technique. The analysis is usually performed directly from the elevation maps which are obtained from the digital image processing. In this paper, the possibility of quantifying the surface heterogeneity of Silicon Carbide porous ceramics by elevation map histograms is presented. The advantage of this technique is that it allows the qualitative or quantitative verification of all surface image fields that cannot be done by using the Surface Plot plugin of image J™ platform commonly used in digital image processing. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Mechanical and tribological properties of a-C:H:F Thin Films

a-C:H films were grown by plasma-enhanced chemical vapor deposition in atmospheres composed by 30 % of acetylene and 70 % of argon. Radiofrequency signal (RF) was supplied to the sample holder to generate the depositing plasmas. Deposition time and pressure were chosen 300 s and 9.5 Pa, respectively, while the excitation power changed from 5 to 125 W. The films were exposed to a post-deposition treatment during 300 s in RF-plasmas (13.56 MHz, 70 W) excited from 13.33 Pa of SF6. Raman and X-ray photoelectron spectroscopy were used to evaluate the microstructure and chemical composition of the films. The thickness was measured by perfilometry. Hardness and friction coefficient were determined from nanoindentation and risk tests, respectively. With increasing power, the film thickness reduced, but a further shrinkage occurred upon the fluorination process. After that, the molecular structure was observed to vary with deposition power. Fluorine was detected in all samples replacing H atoms. Consistently with the elevation in the proportion of C atoms with sp3 hybridization, hardness increased from 2 to 18 GPa. Friction coefficient also increased with power due to the generation of dangling bonds during the fluorination process. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Intrinsic magnetic properties of BixCo2-xMnO 4 spinels obtained by short-time etching

We report the structural and magnetic properties of Co2MnO 4, partially substituted by Bi at the octahedral site. Bismuth enhances ferromagnetism due to a decrease of the Co2+-Co2+ antiferromagnetic interactions and an increase of the Mn3+-Mn 4+ exchanges. Spurious phases (magnetic and/or nonmagnetic oxides) can easily form because of the large differences between the ionic radii of Bi3+ and Co3+, hiding or altering the intrinsic physical properties of the main BixCo2-xMnO4 phase. An easy way to eliminate the secondary phases is using acid reagents. Short-time etching of Bi0.1Co1.9MnO4 using nitric acid was successfully used, keeping most of the properties of the initial compound, with no alteration of the crystallographic structure. Final stoichiometry was respected (∼Bi0.08Co1.82MnO4), meaning that the material after etching definitely contains bismuth elements in its structure and the observed properties are intrinsic to the oxide spinel. Additional experiments were performed as a function of the synthesis conditions, showing that an optimal pH value of 7 allowed the best magnetic response of the non-doped material. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Flexible magnetic membranes based on bacterial cellulose and its evaluation as electromagnetic interference shielding material

Flexible magnetic membranes with high proportion of magnetite were successfully prepared by previous impregnation of the never dried bacterial cellulose pellicles with ferric chloride followed by reduction with sodium bisulfite and alkaline treatment for magnetite precipitation. Membranes were characterized by Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), vibrating magnetometer, field emission scanning electron microscopy (FEG-SEM) and impedance spectroscopy. Microwave properties of these membranes were investigated in the X-band (8.2 to 12.4 GHz). FEG-SEM micrographs show an effective coverage of the BC nanofibers by Fe 3O4 nanoparticles. Membranes with up to 75% in weight of particles have been prepared after 60 min of reaction. Magnetite nanoparticles in the form of aggregates well adhered to the BC fibers were observed by SEM. The average crystal sizes of the magnetic particles were in the range of 10 ± 1 to 13 ± 1 nm (estimated by XRD). The magnetic particles in the BC pellicles presented superparamagnetic behavior with a saturation magnetization in the range of 60 emu g- 1 and coercive force around 15 Oe. These magnetic pellicles also displayed high electrical permittivity and a potential application as microwave absorber materials. © 2013 Elsevier B.V.

Livros didáticos de física para o ensino médio: uma análise de conteúdo das práticas de eletricidade e magnetismo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Atividade experimental e o desenvolvimento de competências e habilidades no currículo do estado de São Paulo

Pós-graduação em Educação para a Ciência - FC

Estudo de síntese e caracterização em sistemas magnéticos de estrutura do tipo espinélio: NiMn2O4 e CoMn2O4

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Materiais óxidos magnéticos nanoestruturados

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Propriedades magnéticas de nanoestruturas de metais de transição 3d em superfícies de Pd

Motivados por estudos experimentais acerca de monocamadas de metais de transição 3d sobre superfícies de Pd, nesta dissertação investigamos o complexo magnetismo de nanoestruturas, embebidas ou adsorvidas, em superfícies metálicas através de cálculos de primeiros princípios. Utilizamos o método RS-LMTO-ASA (Real Space - Linear MuffinTin Orbital - Atomic Sphere Approximation), o qual é baseado na teoria do funcional da densidade (DFT - Density Functional Theory) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não colineares. Com este propósito, investigamos nanoestruturas embebidas e ligas (2 x 2) de metais 3d (Cr, Mn, Fe, Co e Ni) na superfície Pd (110), além de nanoestruturas de Cr adsorvidas sobre a superfície de Pd (111). Primeiro, para as nanoestruturas embebidas na superfície Pd (110), analisamos a variação do momento magnético de spin orbital com relação ao número de vizinhos e de valência dos metais 3d. Também mostramos que estas estruturas têm ordenamento magnético colinear, exceto as de Cr e Mn, que apresentam magnetismo não colinear associado à frustração geométrica. Para o caso de nanofios de Cr adsorvidos sobre a superfície de Pd (111), verificamos uma configuração colinear antiferromagnética para cadeias com até 9 átomos. Para o nanofio com 10 átomos obtivemos uma configuração tipo antiferromagnética inclinada (canted). No caso de nanoestruturas de Cr bidimensionais, verificamos complexas configurações magnéticas não colineares com diferentes quiralidades.

Paleomagnetismo de rochas vulvânicas do Nordeste do Brasil e a época da abertura do Oceano Atlântico Sul

Na primeira parte deste trabalho foram desenvolvidos estudos de magnetismo de rochas e paleomagnetismo em amostras de rochas vulcânicas do Nordeste brasileiro. As idades das amostras compreende os períodos Jurássico e Cretáceo. Com este objetivo foram amostradas quatro áreas tendo sido estudado um total de 496 amostras em 55 sítios. Para a coleta foi utilizada uma perfuradora portátil que extrai amostras de 2.5 cm de diâmetro. A orientação das amostras foi feita por meio de uma bússola magnética e de um clinômetro. Os espécimes foram submetidos a desmagnetizações por campo magnético alternado e em alguns poucos casos foi empregada a desmagnetização térmica. Atribuindo-se peso unitário a cada sítio foi determinada a direção média da magnetização remanescente característica de cada uma das áreas estudadas. As rochas vulcânicas do período Jurássico, localizadas na borda oeste da Bacia do Maranhão (Porto Franco-Estreito), apresentaram uma direção media em que D= 3.9°, I= -17.9° com α₉₅= 9.3°, k= 17.9, N= 15 e todos os sítios apresentaram polaridade normal. Para esta área foi determinado o polo paleomagnético de coordenadas 85.3°N, 82.5°E (A₉₅= 6.9º) que se localiza próximo a outros polos paleomagnéticos conhecidos para esse período. As rochas da borda leste da Bacia do Maranhão (Teresina-Picos-Floriano) de idade cretácica inferior apresentaram uma direção média de magnetização remanescente característica tal que D= 174.7°, I= +6.0º com α₉₅= 2.8º, k= 122, N= 21 e todos os sítios apresentaram polaridade reversa. O polo paleomagnético associado a elas apresentou por coordenadas 83.6°N, 261.0°E (A₉₅=1.9°) e mostrou concordância com outros polos sul americanos de mesma idade. No Rio Grande do Norte foi estudado um enxame de diques toleíticos também de idade cretácica inferior, cuja direção média da magnetização remanescente característica encontrada foi D= 186.6º, I= +20.6º com α₉₅= 14.0° e k= 12.9, N= 10. Os sítios desta área apresentaram magnetizações com polaridades normal a reversa. O polo paleomagnético obtido se localiza em 80.6°N e 94.8°E com A₉₅= 9.5°. O estudo das rochas vulcânicas da província magnética do Cabo de Santo Agostinho indicou para a região um valor de D= 0.4º, I= -20.6º com α₉₅= 4.8° e k= 114, N= 9 para a magnetização remanescente característica. Todos os sítios apresentaram polaridade normal e o polo paleomagnético determinado apresentou as seguintes coordenadas: 87.6ºN, 135ºE com A₉₅= 4.5º. Foi discutida a eliminação da variação secular das direções obtidas, de forma que cada polo apresentado nesta dissertação é verdadeiramente um polo paleomagnético. A análise dos minerais magnéticos portadores da remanência, efetuada por curvas termomagnéticas ou por difração de Raio-X, indicou na maior parte das ocorrências, a presença de titanomagnetita pobre em titânio. A presença de maguemita e algumas vezes hematita, na maior parte das vezes resultado de intemperismo, não anulou a magnetização termoremanente associada à época de formação da rocha, que foi determinada após a aplicação de técnicas de desmagnetização aos espécimes. Pelas curvas termomagnéticas obteve-se, para a maioria das amostras, uma temperatura de Curie entre 500 e 600ºC. Os casos mais freqüentes indicaram a ocorrência de titanomagnetita exsolvida, em que foram observadas a presença de uma fase próxima à magnetita e outra fase rica em titânio, próxima à ilmenita, resultado de oxidação de alta temperatura. A segunda parte do trabalho diz respeito à determinação da época de abertura do oceano Atlântico Sul por meio de dados paleomagnéticos. Entretanto ao invés de se utilizar o procedimento comumente encontrado na literatura, e que se baseia nas curvas de deriva polar aparente de cada continente, foi aplicado um teste estatístico que avalia a probabilidade de determinada posição relativa entre os continentes ser válida ou não, para determinado período em estudo. Assim foi aplicado um teste F a polos paleomagnéticos da África e da América do Sul, dos períodos Triássico, Jurássico, Cretáceo Inferior e Cretáceo Médio-Superior, tendo sido estudadas situações que reconstituem a posição pré-deriva dos continentes e configurações que simulem um afastamento entre eles. Os resultados dos testes estatísticos indicaram, dentro de uma probabilidade de erro de menos de 5%, que a configuração pré-deriva de Martin et al (1981) é compatível com os dados paleomagnéticos do Triássico, mas apresenta uma diferença significativa para os paleopolos de Jurássico, Cretáceo Inferior, Cretáceo Médio-Superior. Outras reconstruções pré-deriva testadas apresentaram o mesmo resultado. A comparação entre os polos paleomagnéticos da América do Sul e da África, segundo uma reconstrução que admite uma pequena abertura entre os continentes, como a proposta por Sclater et al (1977) para 110 m.a. atrás, indicou que os dados do Triássico não são compatíveis com este afastamento. Por outro lado os paleopolos do Jurássico e do Cretáceo Inferior, embora mais antigos que a data sugerida pela reconstrução, são consistentes com esta separação dentro de uma probabilidade de erro de menos de 5%. Os dados do Cretáceo Médio-Superior se mostraram consistentes com a reconstrução sugerida para 80 m.a. atrás por Francheteau (1973) e que propõe uma separação maior entre os continentes. Com base na premissa de deslocamentos de blocos continentais rígidos a análise dos resultados obtidos indicou que América do Sul e África estavam unidas por suas margens continentais opostas no período Triássico e que uma pequena separação entre estes continentes, provavelmente devida a uma rutura inicial, ocorreu no Jurássico e se manteve, então, aproximadamente estacionária até o início do Cretáceo Inferior. Esta conclusão difere da maior parte dos trabalhos que discutem a abertura do oceano Atlântico Sul. Os dados do Cretáceo Médio-Superior são compatíveis com um afastamento rápido e significativo entre os continentes naquele período.

Electrical and Superconducting Properties in Lap Joints for YBCO Tapes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)