Estudio de skyrmiones magnéticos en materiales antiferromagnéticos de red cuadrada

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dc.contributor.advisorPujol, Pierre
dc.contributor.advisorNúñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto
dc.contributor.authorRamos Salamanca, David Leonardo
dc.contributor.evaluatorGarcía Castro, Andrés Camilo
dc.contributor.evaluatorRosales, Diego
dc.date.accessioned2023-03-13T16:24:39Z
dc.date.available2023-03-13T16:24:39Z
dc.date.created2023-03-13
dc.date.issued2023-03-13
dc.description.abstractLos skyrmiones magnéticos son texturas de espín similares a partículas que se forman en materiales magnéticos quirales. La topología no trivial de los skyrmiones les otorga una gran estabilidad y los convierte en candidatos prometedores para ser la base de nuevos dispositivos lógicos y de almacenamiento de información. Los skyrmiones magnéticos se han observado en muchos materiales ferromagnéticos y se ha predicho que existen en materiales antiferromagnéticos, pero aún no se han observado. Recientemente, ha habido un gran interés en los skyrmions antiferromagnéticos, ya que se han encontrado más adecuados para aplicaciones de almacenamiento de datos. Esto ha resultado en un esfuerzo por determinar las condiciones bajo las cuales se pueden formar skyrmiones antiferromagnéticos. En esta tesis, nos centramos primero en el estudio analítico del tamaño de skyrmiones ferromagnéticos aislados basados en un modelo continuo. Reproducimos el trabajo seminal de Belavin y Polyakov sobre skyrmions ferromagnéticos y mostramos cómo, para un conjunto particular de modelos solubles, las interacciones comunes presentes en los materiales ferromagnéticos quirales establecen una escala de tamaño óptima para los skyrmions de Belavin-Polyakov, que de otro modo no tendrían escala. Luego estudiamos numéricamente la escala de tamaño de skyrmions aislados que difieren ligeramente de los modelos analíticamente solubles para el ferromagnético de plano fácil Fe0.7Co0.3Si. Por último, presentamos un nuevo ansatz para perfiles demagnetización de skyrmiones aislados que reproduce el comportamiento de las soluciones numéricas. Posteriormente, centramos nuestra atención en los materiales antiferromagnéticos. Estudiamos numéricamente skyrmiones aislados en materiales antiferromagnéticos quirales con anisotropía de eje fácil en presencia de un campo magnético. Encontramos que hay una región del espacio de fase donde las soluciones aisladas de skyrmion tienen un tamaño finito y una energía más baja que la fase antiferromagnética. Además, observamos que los campos magnéticos aumentan la estabilidad de los skyrmiones antiferromagnéticos aislados. Además, utilizando simulaciones de Monte Carlo, confirmamos que existe una región del espacio de fase donde los skyrmiones antiferromagnéticos son configuraciones estables a temperaturas finitas incluso en ausencia de un campo magnético. Finalmente, observamos que los campos magnéticos aumentan el tamaño de los skyrmions antiferromagnéticos.
dc.description.abstractenglishMagnetic skyrmions are particle-like spin textures that form in chiral magnets. The non-trivial topology of skyrmions grants them great stability and makes them promising candidates to be the base of new information storage and logic devices. Magnetic skyrmions have been observed in many ferromagnetic materials and they have been predicted to exist in antiferromagnets but they have not been observed yet. Recently, there has been great interest in antiferromagnetic skyrmions as they have been found more suitable for applications in data storage. This has resulted in an effort to determine the conditions under which antiferromagnetic skyrmions can form. In this thesis, we first focus on the analytical study of the size of isolated ferromagnetic skyrmions based on a continuum model. We reproduce Belavin and Polyakov’s seminal work on ferromagnetic skyrmions and show how, for a particular set of analytically solvable models, common interactions present in chiral magnets set an optimal size scale for the otherwise scale-free Belavin-Polyakov skyrmions. We then numerically study the size scale of isolated skyrmions that differ slightly from the analytically solvable models for the easy-plane ferromagnet Fe0.7Co0.3Si. Lastly, we introduce a new ansatz for skyrmion profiles that reproduces the behavior of the numerical solutions equally as well as another commonly used isolated skyrmion profile. Subsequently, we center our attention on antiferromagnets. We numerically study isolated skyrmions on chiral antiferromagnets with easy-axis anisotropy in the presence of a magnetic field. We find there is a region of phase space where isolated skyrmion solutions have a non-vanishing size and lower energy than the antiferromagnetic phase. Additionally, we observe that magnetic fields increase the stability of isolated antiferromagnetic skyrmions. Furthermore, using Monte Carlo simulations, we confirm that there is a region of phase space where antiferromagnetic skyrmions are stable configurations at finite temperatures even in the absence of a magnetic field. Finally, we observe that magnetic fields increase the size of antiferromagnetic skyrmions.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Física
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12521
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programMaestría en Física
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
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dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectSkyrmiones magnéticos
dc.subjectSkyrmiones antiferromagnéticos
dc.subjectSimulaciones de Monte Carlo
dc.subject.keywordMagnetic Skyrmions
dc.subject.keywordAntiferromagnetic Skyrmions
dc.subject.keywordMonte Carlo Simulations
dc.titleEstudio de skyrmiones magnéticos en materiales antiferromagnéticos de red cuadrada
dc.title.englishStudy of Magnetic Skyrmions in Square Lattice Antiferromagnets
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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