doc - Facultad de Ciencias

POSGRADO CIENCIAS APLICADAS
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ
FACULTAD DE CIENCIAS
Av. Dr. Salvador Nava Mtz. S.N Zona Universitaria
Teléfono 826-24-91; www.fciencias.uaslp.mx
San Luis Potosí, S.L.P., México
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MATERIA: NANOESTRUCTURAS MAGNETICAS
DURACION DEL CURSO (considerando teoría y laboratorio):
HRS SEMANA DE TEORIA:
HRS SEMANA DE LABORATORIO:
MATERIAS ANTECEDENTES: MECÁNICA CUÁNTICA
80 Hrs/Semes(16 semanas)
4 horas/seman/semestre
1 hora/semana/semestre
OBJETIVOS DEL CURSO:
El objetivo del curso es el de presentar una formulación general a los materiales magnéticos modernos como
son las películas ultradelgadas, las super redes, multicapas, válvulas de espín y nanoestructuras con el fin de
que el estudiante pueda realizar modelos simples de las propiedades magnéticas de este tipo de estructuras y
aplicar dichos modelos a la descripción e interpretación de curvas de histéresis y de magnetoresistencia. Con
el fin de brindar los elementos necesarios para la comprensión de los principales factores que definen las
propiedades magnéticas de este tipo de sistemas, así como las bases teóricas que comunmente son empleadas
para la modelización de estos sistemas, se contemplan la descripción fenomenológica de los principales
fenómenos magnéticos y su formulación termodinámica. Posteriormente estos conceptos son aplicados y
generalizados a sistemas tales como multicapas y redes de nanoestructuras. Por último se abordará
brevemente los fenómenos de magnetoresistencia gigante y de electrónica de espín haciendo énfasis en el
papel que juegan las propiedades magnéticas del material en las principales características de las curvas de
magnetoresistencia.
TEMARIO DEL CURSO
TEMA 1. INTRODUCCIÓN
Objetivo: Se hacen las definiciones básicas y se define la problemática de la descripción de las propiedades
magnéticas de un material. Al final del Módulo el estudiante conocerá y podrá escoger materiales magnéticos
para aplicaciones
1.1 Tipos de orden magnético
1.2 Clasificación de materiales magnéticos
1.3 Principales materiales magnéticos y sus aplicaciones.
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TEMA 2. FENÓMENOS MAGNÉTICOS Y ASPECTOS ENERGÉTICOS
Objetivo: Se aborda uno a uno todos los efectos magnéticos que influyen en la energía magnética total y por
lo tanto en las propiedades medibles de tales materiales. Al final del módulo el estudiante podrá aplicar los
conceptos que definen el magnetismo de los dominios magnéticos, que tienen dimensiones desde unos cuanto
nanómetros, hasta varios micrómetros, para entender y aplicar estos conceptos de los materiales magnéticos,
que desee aplicar o sintetizar para alguna aplicación.
2.1 Interacciones de intercambio
2.2 Anisotropía Magnética
2.3 Magnetostricción
2.4 Campo Externo
2.5 Interacción bipolar
2.6 Dominios Magnéticos y el Proceso de magnetización
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2.7 Definición Aparición de dominios magnéticos: el dominio y
la pared Tipos de dominios magnéticos
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TEMA 3. MODELIZACIÓN DE SISTEMAS MAGNÉTICOS
Objetivo: Elaboración de los modelos fenomenológicos y numéricos utilizados para calcular las principales
propiedades magnéticas de un material y describir las principales características de sus ciclos de histéresis. Al
final de este tema el estudiante podrá aplicar la formulación numérica aprendida para modelar las propiedades
magnéticas de dominios o partículas magnéticas de dimensión nanométrica. .
3.1 Partículas ideales
3.2 Descripción termodinámica
3.3 Modelo de Stoner-Wohlfarth
3.4 Introducción al micro y nanomagnetismo
3.5 Problemática del micro y nanomagnetismo
3.6 Formulación de las ecuaciones del micromagnetismo
2 horas
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2 horas
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TEMA 4. SISTEMAS MAGNÉTICOS COMPLEJOS: REDES, MULTICAPAS Y SISTEMAS DE
BAJA DIMENSIONALIDAD
Objetivo: En esta unidad se utilizan los conceptos desarrollados anteriormente para hacer una descripción de
sistemas magnéticos complejos y se procede a describir sus principales propiedades magnéticas.
4.1 Descripción de los principales sistemas magnéticos complejos.
4.2 Propiedades y aplicaciones
4.3 Propiedades magnéticas: descripción fenomenológica
2 horas
2 horas
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TEMA 5. MAGNETO RESISTENCIA Y TRANSPOTE ELÉCTRICO POLARIZADO EN ESPIN
Objetivo: Se hace una introducción a los fenómenos de transporte polarizados en espín y sus diferentes
manifestaciones con el fin de llegar al concepto de la electrónica de espín con los emisores y analizadores de
corrientes polarizadas. Al final del tema, el estudiante podrá utilizar los conceptos aprendidos en temas de
materiales de cualquier dimensión, empezando con la nanométrica, en la nueva área tecnológica de la
Electrónica de Spín o Espíntrónica”.
5.1 Magnetorresistencia Anisotropica
5.2 Magnetorresistencia Gigante
5.3 Magnetorresistencia Tunel
5.4 Magnetorresistencia Colosal
5.5 Magnetorresistencia Balística
5.6 Rotación del momento magnético por una corriente polarizada
5.7 Electrónica de espin
2 horas
2 horas
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1 horas
1 horas
1 horas
4 horas
TEMA 6. APLICACIONES
Objetivo: Se describen en detalle dos ejemplos importantes de la aplicación de sistemas complejos y de sus
propiedades de transporte, como son los sistemas de grabado magnético y los sensores magnetorresistivos. Al
ilustrar el curso con estos temas finales, el estudiante podrá concebir aplicaciones derivadas de sus interéses
científicos propios.
6.1 Grabado magnético.
6.2 Sensores de campo magnético.
2 horas
2 horas
METODOLOGÍA. El curso será presentado mediante una interacción dinámica oral del profesor y el grupo
sobre temas específicos, con sesiones de análisis, evaluación y resolución de problemas individual y grupal.
FORMA DE EVALUACION. Aplicación de tres exámenes escritos u orales, asignación de investigaciones
individuales y grupales, realización de tareas y exposiciones orales de temas complementarios.
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PESO SUGERIDO PARA LA EVALUACIÓN
Tareas, exposiciones y participación
30%
Exámenes
70%
BIBLIOGRAFIA
1. Robert C. O'Handley, Modern Magnetic Materials : Principles and Applications, Wiley-Interscience
(1990).
2. Nicola A. Spaldin, Magnetic Materials: Fundamentals and Device Applications, Cambridge University
Press (2003).
3. David Jiles, Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, CRC Press; 2nd edition (1998)
4. Alex Hubert, Rudolf Schafer, Magnetic Domains: The Analysis of Magnetic Microstructures,
Springer-Verlag (1998).
5. Giorgio Bertotti, Hysteresis in Magnetism: for Physicists, Materials Scientists, and Engineers,
Academic Press; 1st edition (1998)
6. B. Heinrich (Editor), J.A.C. Bland (Editor), Ultrathin Magnetic Structures II: Measurement
Techniques and Novel Magnetic Properties, Springer-Verlag Telos (1994)
7. B.D. Cullity,Introduction to Magnetic Materials, Addison-Wesley (1972).
8. D.J. Craik, Magnetism. Principles and Applications, Wiley (1995).
9. D. Sellmayer y R. Skomski (eds.), Advanced Magnetic Nanostructures, Springer (2006)
10. T. Shingo, Nanomagnetism and Spintronics, Elsevier (2009).
11. B. Azzerboni, G. Asti, L. Pareti, M. Ghidini, Magnetic Nanostructures in Modern Technology,
Springer (2008).