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TS04. Nanomagnetismo y Espintrónica
Objetivos: Introducir a los estudiantes al campo del nanomagnetismo y el transporte de carga a
escala nanoscópica. En particular se hará énfasis en los más recientes hallazgos en el tema, que ha
sido conjuntado en los últimos años y donde se generan estructuras, se manipulan, se crean
nuevos métodos de detección, de tal manera que podemos medir la corriente dependiente del
espín. El premio nobel del 2007 ha sido otorgado en este campo, donde se ha reconocido la
primera realización experimental de espintrónica en nanomateriales. Al final del curso esperamos
que el estudiante sea capaz de entender el campo del magnetismo, del transporte electrónico y en
particular, en el caso de nanoestructuras.
Contenido:
1. Introducción al curso.
Magnetorresistencia gigante, cuál es la emoción y el propósito.
¿Qué es la nanociencia y la nanotecnología? Correlaciones y longitudes de correlación. ¿Qué
propuestas hay para manipular el espín?
2. Introducción al magnetismo.
Magnetismo atómico y molecular. Átomos en sólidos
Diamagnetismo y paramagnetismo
Interacciones magnéticas, modelo de Ising y modelo de Heisenberg. Fenómenos de intercambio;
directo, indirecto y superintercambio. Modelo de electrón localizado.
Fenómenos cooperativos: ferromagnetismo y antiferromagnetismo Modelo de electrón itinerante.
Paramagnetismo de Pauli y Ferromagnetismo de Stoner. Criterio de Stoner
Anisotropía magnética. Papel del acoplamiento espín-orbita
Magnetismo y materiales magnéticos para aplicaciones
3. Nanomagnetismo.
Manejo de las escalas
Ir de puntos (0D) a bulto (3D).
La clave del nanomagnetismo: longitudes de correlación. Dominios magnéticos y partículas de un
solo dominio. Ferrofluidos.
Nanoparticulas magnéticas. Creación de dominios. Nanotubos y nanocilindros.
Superparamagnetismo y aplicaciones biomédicas.
4. Nanomagnetismo cooperativo.
Arreglos ordenados de nanoelementos magnéticos.
Nanofabricación de estructuras magnéticas: autoensamblado o deposición. Grabado magnético de
alta densidad. Terabit por pulgada cuadrada.
5. Fenómenos magnéticos y su contraparte a la nanoescala.
Corrimiento de intercambio (exchange bias) Efectos de proximidad
Magnetismo en elementos no magnéticos. Nanoaleaciones
Contribución orbital al magnetismo: oro magnético
6. Espintrónica.
¿Qué es y de donde viene el espín?
Combinando carga y espín
Transporte electrónico en materiales nanoestructurados
Longitud de difusión de espín
Combinando metales con aislantes.
Magnetorresistencia, anisotropía, gigante y de tunelamiento
Transistor de espín.
Inmersión de espín en semiconductores
Corrientes de espín: movimiento de dominios y cambio de estado
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