Film magnetici con domini a strisce

Le prime osservazioni di domini a strisce in film magnetici di FeNi risalgono agli anni “60. Le strisce si osservano a rimanenza (cioè in assenza di campo magnetico) e presentano una peculiare proprietà: il loro asse è orientato lungo la direzione dell’ultimo campo magnetico di saturazione applicato nel piano del film. Se la direzione di questo campo viene ruotata, e il campo viene rimosso, si osserva che anche l’asse dei domini a strisce è ruotato in tale direzione.

Successivamente è stato compreso che la competizione fra interazioni magnetiche di segno opposto su scale di lunghezza diverse (lo scambio ferromagnetico a corto raggio e l’interazione magnetica dipolo-dipolo a lungo raggio) è responsabile della struttura a strisce in un film magnetico con anisotropia perpendicolare.

In particolare, la competizione determina il periodo, ma non l’orientazione, delle strisce. Questo comporta che il sistema abbia numerosi stati metastabili quasi degeneri, differenti per l’orientazione delle strisce, separati da alte barriere di energia. Di conseguenza il comportamento dei film magnetici con domini a strisce presenta delle analogie con altri tipi di sistemi complessi (vetri, vetri di spin), anche se il disordine è di tipo diverso (auto-generato anziche’ congelato).

Su questi argomenti si possono svolgere tesi di tipo teorico, per le quali è richiesta una conoscenza della Fisica dello Stato Solido. E’ possibile sia effettuare simulazioni al computer per studiare la struttura a domini, sia interpretare dati sperimentali su film magnetici reali (FeGa, FePt, FeN) in collaborazione con alcuni gruppi sperimentali che realizzano e caratterizzano questi film.

Concetti e parole chiave: interazioni competitive, domini a strisce, anisotropia “ruotabile”, difetti topologici, “vetro” di strisce