Groupe de Physique des Matériaux - UMR CNRS 6634

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Effets des interactions dipolaires sur la dynamique d’aimantation d’agrégats ferromagnétiques

par LABGPM - publié le , mis à jour le

D. Ledue, R. Patte,

Collaboration : H. Kachkachi, Laboratoire de Mathématiques, Physique et Systèmes, Université de Perpignan

Le but de cette étude est de comprendre l’effet des interactions dipolaires faibles sur la dynamique d’aimantation des assemblées d’agrégats ferromagnétiques. Ce travail s’inscrit dans le cadre des recherches actuelles sur les médias potentiels d’enregistrement magnétique à très haute densité. Dans cette étude nous nous intéressons à la susceptibilité alternative (linéaire) d’assemblées d’agrégats ferromagnétiques de cobalt. Nous avons mené cette étude au moyen d’une approche perturbative semi-analytique. La susceptibilité alternative  \chi_{ac} est obtenue à partir de la formule suivante :

 \chi_{ac} (T,H,\omega) = \frac{\chi(T,H)}{1+i\omega (\Gamma^{ID} (T,H))^{-1}} = \chi^{'}-i \chi^{''}

\chi(T,H) est la susceptibilité à l’équilibre et \Gamma^{ID}(T,H) le taux de relaxation en présence d’interactions dipolaires faibles s’écrit

 \Gamma^{ID} (T,H)=\Gamma_{i}^{0}(T,H) \Big[ 1 + \frac{1}{2}<\xi_{i,\parallel}^{2}> + \frac{1}{4}F(\alpha_{i})><\xi_{i,\perp}^{2}> \Big]

(<\xi_{i,\parallel}^{2}> et <\xi_{i,\perp}^{2}> désignent respectivement le carré de la composante parallèle et transverse du champ dipolaire local par rapport à l’axe d’anisotropie et F est une fonction dépendant de l’amortissement). \Gamma_{i}^{0}(T,H) est le taux de relaxation de Néel-Brown (absence d’interactions). Nous avons reporté figure 5 la variation thermique de la susceptibilité alternative pour une assemblée d’agrégats de cobalt de diamètre 2,75 nm distants de 10 nm en forme de couche mince (240x240x90) nm^{3} en champ nul et pour un champ \mu_{0}H=0,01T dans le cas d’un faible amortissement. On observe des effets opposés des interactions dipolaires sur la valeur de  \chi_{max}^{''} . Par contre la température du maximum de  \chi^{''} (appelée température de blocage) est toujours décalée vers les basses températures. Ceci est dû au fait que les interactions dipolaires faibles entrainent une augmentation du taux de relaxation car elles diminuent en moyenne les barrières d’énergie à franchir lors du retournement d’aimantation (composante longitudinale) et elles créent des points de selle (composante transverse), ce qui facilite le retournement.


Variation thermique de la susceptibilité alternative

Figure 5. Variation thermique de la susceptibilité alternative en champ nul (à gauche) et pour\mu_{0}H=0,01T (à droite). En rouge, les courbes avec interactions dipolaires.