Thesis: Interfacial Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in Thin Magnetic Nanotubes
| datacite.subject.fos | Natural sciences::Physical sciences::Condensed matter physics | |
| dc.contributor.correferente | Gallardo, Rodolfo | |
| dc.contributor.department | Departamento de Física | |
| dc.contributor.guia | Landeros Silva, Pedro Miguel | |
| dc.coverage.spatial | Campus Casa Central Valparaíso | |
| dc.creator | Mimica Figari, Benjamin Andres | |
| dc.date.accessioned | 2025-06-18T17:48:33Z | |
| dc.date.available | 2025-06-18T17:48:33Z | |
| dc.date.issued | 2025-04-25 | |
| dc.description.abstract | En redes cristalinas finitas, la interacción de Dzyaloshinskii-Moriya (DMI, por sus siglas en inglés) puede dar lugar a fenómenos interesantes como la formación de arreglos quirales de momentos magnéticos —texturas magnéticas que carecen de simetría de inversión espacial— y también a la propagación no recíproca de ondas de espín. En este trabajo de tesis se estudia la influencia de la DMI en nanotubos magnéticos delgados. Se propone una distribución de magnetización en forma de hélice cónica en presencia de DMI interfacial, basándose en los resultados de estructuras quirales inducidas por DMI en películas ultradelgadas planas. Se calcula la energía interna total de la textura en hélice cónica en la membrana curva, la cual se utiliza para determinar sus propiedades, tales como su orientación y longitud de onda, definidas por el vector de paso de la hélice. Para determinar las configuraciones de espín de baja energía y los modos de inversión magnética en presencia de DMI interfacial, se comparan la energía y el campo de nucleación de la textura de hélice cónica con las texturas usuales en nanotubos magnéticos que aparecen en ausencia de DMI. Se exploran además las conocidas características magnetoquirales que surgen del campo dipolar en un entorno curvo, ya que el intercambio y la DMI también pueden inducir quiralidad en el comportamiento magnético. También se estudia la propagación no recíproca de ondas de espín en direcciones opuestas dentro de los nanotubos. Mediante la parametrización de la magnetización de equilibrio entre el estado saturado a lo largo del eje de simetría del nanotubo y el estado de vórtice, se comparan las ondas propagadas sobre ambos estados. Se sabe que la DMI interfacial causa diferencias de frecuencia entre las ondas de espín que se propagan en direcciones opuestas, en la dirección perpendicular tanto a la magnetización de equilibrio como a la normal de la interfaz. Este efecto puede reforzar o contrarrestar la no reciprocidad inducida por los dipolos. La formación de texturas helicoidales también puede determinarse mediante el análisis de la dispersión de ondas de espín en el estado totalmente saturado, estabilizado por campos magnéticos externos altos. La reducción de este campo hasta un valor crítico provoca que la frecuencia de un modo normal particular alcance cero. Este campo crítico coincide con el campo de nucleación de la textura de hélice cónica correspondiente con la misma longitud de onda | es |
| dc.description.abstract | In finite crystalline lattices, the Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) can lead to interesting phenomena like the formation of chiral arrangements of magnetic moments---magnetic textures that lack spatial inversion symmetry---and also to non-reciprocal propagation of spin waves. In this thesis work, the influence of the DMI in thin magnetic nanotubes is studied. A conical-helix magnetization distribution is proposed in the presence of interfacial DMI based on the results of chiral structures induced by DMI on a planar ultrathin film. The total internal energy of the conical-helix texture in the curved membrane is calculated and used to determine its properties, such as its orientation and wavelength, given by the pitch vector of the helix. To determine the low-energy spin configurations and the magnetic reversal modes in the presence of interfacial DMI, the energy and nucleation field of the conical-helix texture are compared with the usual textures in magnetic nanotubes that appear in the absence of DMI. The well-known magnetochiral features that arise from the dipolar field in a curved environment are further explored since the exchange and DMI may also produce handedness in the magnetic behavior. Non-reciprocal counter-propagating spin waves are also explored in nanotubes. By parametrizing the equilibrium magnetization between the saturated state along the symmetry axis of the nanotube and the vortex state, the propagating waves over these two states are compared. The interfacial DMI is known to cause frequency differences between counter-propagating spin waves in the direction perpendicular to the equilibrium magnetization and the normal to the interface. This effect either reinforces or opposes the dipolar-induced non-reciprocity. The formation of the helix textures can also be determined by analyzing the spin-wave dispersion in the fully saturated state stabilized at high external magnetic fields. The reduction of this field achieves a critical value at which the frequency of a particular normal mode reaches zero. This critical field coincides with the nucleation field of the corresponding conical-helix texture with the same wavelength. | en_US |
| dc.description.degree | Magíster en Ciencias mención Física | |
| dc.description.sponsorship | Fondecyt 1241589 | |
| dc.description.sponsorship | Basal Program for Centers of Excellence Grant AFB220001 (CEDENNA) | |
| dc.driver | info:eu-repo/semantics/masterThesis | |
| dc.format.extent | 88 páginas | |
| dc.identifier.doi | 10.71959/x86g-6n34 | |
| dc.identifier.uri | https://cris.usm.cl/handle/123456789/3894 | |
| dc.identifier.uri | https://doi.org/10.71959/x86g-6n34 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Universidad Técnica Federico Santa María | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ | |
| dc.subject | spin-waves | |
| dc.subject | magnon | |
| dc.subject | nonreciprocity | |
| dc.subject | magnetic nanotubes | |
| dc.subject | magnetic textures | |
| dc.subject | curvilinear micromagnetics | |
| dc.subject | 3D-magnonics | |
| dc.subject | cylindrical bilayer | |
| dc.subject | micromagnetic simulations | |
| dc.subject.ods | 4 Educación de calidad | |
| dc.subject.ods | 9 Industria, innovación e infraestructura | |
| dc.subject.ods | 7 Energía asequible y no contaminante | |
| dc.subject.ods | 13 Acción por el clima | |
| dc.title | Interfacial Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in Thin Magnetic Nanotubes | |
| dspace.entity.type | Tesis |
Política de Privacidad 
