Magnetismo em nanoestruturas heterogêneas: estudos
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Magnetismo em nanoestruturas heterogêneas: estudos fundamentais e potenciais aplicações Projeto de Pesquisa Prof. Dr. Daniel Reinaldo Cornejo Instituto de Física - USP Julho de 2014 Resumo O objetivo geral deste projeto de pesquisa é o estudo de novos fenômenos magnéticos em nanoestruturas heterogêneas, como filmes finos, nanofios, e ligas nanocristalinas, visando gerar conhecimento que seja útil na geração de protótipos de dispositivos de baixa potência com potencialidade para aplicações em tecnologia de ponta. O projeto é composto por três subprojetos. No primeiro deles será explorada a possibilidade de controlar/modificar o comportamento magnético de filmes finos e nanofios de Ni, Fe e Co, por meio de um campo elétrico intenso (~108 V/m) aplicado entre o metal magnético e um não magnético, separados por uma camada isolante (alumina, quartzo) de espessura nanométrica. Estes nanocapacitores podem ser submetidos a campos elétricos intensos pela aplicação de voltagens pequenas (~10 V). Serão utilizados somente materiais em estado sólido, com o intuito que o conhecimento gerado possa ser aplicado na fabricação de protótipos de nanodispositivos. No segundo subprojeto estudaremos o magnetismo e as propriedades de transporte eletrônico em filmes heterogêneos formados por elementos ferromagnéticos e supercondutores, focando particularmente em válvulas de spin supercondutoras. Serão estudados o comportamento magnético e as propriedades de transporte nas válvulas de spin, em função da temperatura e das espessuras e composições de cada camada. O efeito do campo de exchange-bias sobre a temperatura de transição da camada supercondutora também será investigado. Finalmente, no terceiro subprojeto, exploraremos as inovadoras características daqueles sólidos magnéticos que apresentam uma transição de fase de primeira ordem próxima à temperatura ambiente. Assim, as propriedades de ligas de Heusler com memória de forma magnética como Ni2MnGa e Ni2MnIn serão estudadas visando criar possíveis materiais para uso em resfriamento magnético, enquanto que filmes finos de FeRh depositados sobre substratos não magnéticos como MgO, ou ferroelétricos como BaTiO3, serão explorados como possíveis fontes para desenvolver novas mídias de alta densidade de armazenamento digital de informação. 1. Estado da Arte e Caracterização dos Problemas Abordados Uma das principais características de um bom número dos sistemas nanoestruturados que apresentam fenômenos novos, ou propriedades diferenciadas, é que eles são heterogêneos. Isto significa que são formados por dois ou mais materiais diferentes os quais estão em contato através de uma superfície, ou ainda interagem de maneira indireta por meio de alguma camada separadora, como é o caso das válvulas de spin. Ímãs do tipo exchange-spring, onde duas fases ferromagnéticas, uma mole e outra dura, estão em contato através da superfície é um típico exemplo do mencionado anteriormente. Bicamadas formadas por fases ferro e antiferromagnéticas, o que origina a anisotropia unidirecional, e são a base das válvulas de spin, constituem outro exemplo muito estudado e tecnologicamente relevante em nanotecnologia. Nos últimos anos, a necessidade de controlar o magnetismo de micro e nano objetos, de maneira que possam ser usados em microdispositivos de baixa potência, impulsou ainda mais o estudo do magnetismo de nanoestruturas. Uma das consequências disso foi a descoberta da possibilidade de controlar características fundamentais de materiais magnéticos através de campos elétricos intensos. Também as tensões induzidas por uma voltagem na superfície de contato entre um ferroelétrico e um ferromagnético introduzem modificações nas respostas magnéticas do material magnético. O contato entre um metal que sofre uma transição a um estado supercondutor e um material magnético é também uma fonte de novos fenômenos em nanomagnetismo. Mais conhecida, porém não totalmente explorada, é a influência da pressão na resposta magnética de diversos materiais com ordenamento magnético. No presente projeto de pesquisa é apresentada uma proposta que visa o estudo de fenômenos magnéticos em nanoestruturas heterogêneas. O objetivo que permeia todo o projeto é estudar fenômenos fundamentais nestas estruturas, mas visando a possibilidade de obter dispositivos que tenham potenciais aplicações em nanotecnologia. O projeto geral é composto por três subprojetos que são descritos em detalhe ainda neste capítulo. O primeiro deles trata sobre modificações no magnetismo de filmes finos e nanofios pela aplicação de campos elétricos intensos (da ordem de 108 V/m). No segundo, se propõe o estudo do magnetismo de filmes finos formados por camadas metálicas em contato com um supercondutor, assim como o estudo do comportamento de válvulas de spin supercondutoras. O terceiro subprojeto visa estudar as 1 propriedades magnéticas e termodinâmicas de sólidos magnéticos que apresentam uma transição de fase de primeira ordem, particularmente na região onde as duas fases envolvidas coexistem. Este projeto será realizado pelo proponente juntamente com seus orientandos e pósdoutorandos, um grupo de nove pessoas ao todo. Cabe mencionar que embora apresentados como tópicos diferentes, os temas tratados estão estreitamente vinculados pelos objetivos gerais do estudo, e pelas metodologias utilizadas para alcançá-los. Depois de apresentadas as características essenciais de cada subprojeto no que resta deste capítulo, nos capítulos seguintes da proposta são enunciados os objetivos, descrita a metodologia, apresentado o cronograma de trabalho, mencionados os resultados esperados, discutida a exequibilidade do grupo de pesquisa e justificado o orçamento solicitado. 2 1.1 Magnetismo de nanoestruturas na presença de um campo elétrico intenso Fundamentos Recentemente, foi mostrado que a aplicação de campos elétricos intensos em materiais ferromagnéticos é capaz de modificar propriedades magnéticas fundamentais de um material, como a temperatura de Curie e a anisotropia magnética [1,2,3,4]. Porém, como todo metal produz uma blindagem para um campo elétrico externo, este efeito somente pode ser superficial, de maneira que ele somete pode ser importante em amostras com configurações onde a relação superfície/volume seja elevada. Justamente, este é o caso dos filmes finos. Figura 1 – esquerda: representação esquemática da variação do nível de Fermi com a aplicação de um campo elétrico, em um metal ferromagnético 3d [Ref. 5]. Direita: efeito de um campo elétrico sobre a ocupação dos orbitais 3d [Ref. 6]. A forma em que o campo elétrico é capaz de modificar as propriedades magnéticas de um metal pode ser entendida considerando o efeito do campo elétrico sobre os elétrons 3d do metal de transição ferromagnético, com energias próximas ao nível de Fermi [5]. Como num metal ferromagnético a densidade de estados eletrônicos com spins “up” e “down” são diferentes, e sendo que a presença de um campo elétrico de intensidade suficientemente alta é capaz de deslocar o nível de Fermi em forma apreciável (Figura 1, lado esquerdo), então a diferença de elétrons com spins “up” e “down” deve ser modificada pelo campo elétrico. Assumindo que a magnetização líquida é dada pela diferença entre as integrais das densidades de estados D ( ) 3 (spins “up”) e D ( ) (spins “down”) até a energia de Fermi F , a mudança na magnetização quando F é perturbada por uma variação de campo elétrico E é M ~ D ( ) D ( ) E E . F Um segundo efeito produzido pelo campo elétrico sobre os elétrons é uma provável mudança na ocupação dos orbitais 3d em uma camada muito fina de metal ferromagnético [6]. Por exemplo, como representado na Figura 1, lado direito, a presença de um eletrodo com carga negativa pode favorecer a transferência de elétrons de orbitais d3 z 2 r 2 (estados com mz = 0) para d x 2 y 2 . Isto pode acarretar mudanças na anisotropia magnética do material. Claramente, a preparação de nanodispositivos onde possam ser realizados os estudos inerentes a este tema não é um processo trivial. A intensidade dos campos elétricos que produzem as mudanças mencionadas é da ordem dos 100 MV/m [3]. Para produzir tais campos, com diferenças de potenciais da ordem de dezenas de V, como os disponíveis em aplicações eletrônicas, é necessário que a separação entre os eletrodos do dispositivo seja da ordem de, no máximo, centenas de nanômetros. Inicialmente, os efeitos do campo elétrico sobres as propriedades magnéticas foram descobertos e estudados em semicondutores do sistema (Ir,Mn)As, onde foram observadas variações da temperatura de Curie da ordem de 1 K sob voltagens de 125 V, o que correspondia a campos de 1.6x108 V/m [6,7,8,9,10]. Logo, o estudo esteve mais centrado em sistemas multiferróicos, onde a deformação estrutural do material por causa de um campo elétrico induz mudanças no comportamento magnético, e vice-versa [11,12,13,14]. Em ambos os casos as limitações para possíveis aplicações estão dadas pelas baixas temperaturas onde os efeitos são observados. A primeira publicação onde os efeitos do campo elétrico produzindo mudanças significativas no comportamento magnético de um material em temperatura ambiente, descreve que o experimento foi realizado submergindo o metal em um eletrólito [1]. A indução de ferromagnetismo por um campo elétrico em dióxido de titânio dopado com cobalto foi produzido também usando um eletrólito líquido [15]. Cálculos teóricos sobre os efeitos do campo elétrico na interface Fe/MgO são relatados na Ref. 16. O uso de dielétricos em estado sólido (como MgO e poliamida) é mais recente [4,17,13,18]. O uso de um filme iônico 4 polimérico [19,20,21] como camada separadora, entre o filme ferromagnético (Co) e um eletrodo metálico não magnético, foi relatado em 2012 [22]. Figura 2 – Heteroestruturas magnéticas propostas para serem testadas sob a ação de um campo elétrico intenso: na parte superior se mostra um filme multicamadas onde um material ferromagnético está aderido a um condutor não magnético. Abaixo, um arranjo de nanofios magnéticos pode ser transformado em um capacitor onde o isolante é a própria alumina. Os fios magnéticos estão ligados ao contato metálico superior. Estudos dos efeitos do campo elétrico em nanoestruturas ferromagnéticas constituem um tópico novo dentro do magnetismo e abrem muitas possibilidades para a obtenção de 5 nanodispositivos. O controle das propriedades magnéticas de um filme ferromagnético por um campo elétrico, através de materiais em estado sólido e que funcionem em temperatura ambiente é desejável para criar novos sensores e atuadores com aplicações em spintrônica. Trabalho proposto O presente subprojeto visa estudar as modificações que a aplicação de campos elétricos intensos produz no magnetismo de filmes ferromagnéticos e arranjos de nanofios, usando somente materiais em estado sólido, com o intuito que o conhecimento gerado possa ser aplicado na fabricação de protótipos de nanodispositivos de baixa potência. Assim, propomos a preparação, via sputtering, de filmes nanoestruturados formados por um metal magnético (Fe, Ni, Co, FeNi, FeCo), um separador dielétrico (quartzo, Al2O3) e um metal não magnético (Pt, Pd, Ag, Au), segundo o esquema mostrado na parte superior da Figura 2. As espessuras do separador dielétrico e da camada magnética do filme serão da ordem de 10 nm. Também, serão preparados por eletrodeposição sistemas de nanofios de Ni e Fe em lâminas de alumina. Estes dispositivos estão limitados na parte inferior por uma camada de alumínio, a qual é preservada durante o processo de anodização. Controlando o tempo de deposição, é possível crescer os nanofios sem que eles ultrapassem a altura dos poros, de maneira que eles ficam confinados dentro da lâmina de alumina. A parte superior da lâmina pode ser recoberta com um metal não magnético como Cu, por exemplo, e ainda, o contato elétrico pode ser melhorado por meio da deposição de uma fina camada de um metal nobre. Assim, os dispositivos são essencialmente capacitores, e resulta possível submeter os nanofios magnéticos a campos elétricos intensos, por meio da aplicação de voltagens da ordem dos 100 V (ver parte inferior da Figura 2). Preparadas estas heteroestruturas básicas, o seguinte passo do trabalho consiste em estudar o comportamento da magnetização, histerese, e anisotropia da componente magnética em função do campo elétrico aplicado. Em particular, visamos que existe uma grande chance de observar efeitos fortemente dependentes da direção do campo aplicado no caso dos nanofios. Finalmente, acreditamos ser possível crescer heteroestruturas mais complexas, como finas bicamadas magnéticas formadas por um material antiferromagnético e outro ferromagnético, e estudar o efeito do campo elétrico sobre o acoplamento da bicamada. 6 1.2 Propriedades magnéticas de multicamadas heterogêneas envolvendo contatos ferromagneto/supercondutor Fundamentos Um sistema heterogêneo que desperta muito interesse nos últimos anos é aquele formado por um material ferromagnético (F) e um material supercondutor (S). Os fenômenos físicos que surgem quando se colocam em proximidade dois materiais sólidos com estados mutuamente excludentes, como são o ferromagnético e o estado supercondutor, oferecem um vasto campo de pesquisa e possíveis aplicações tecnológicas. Nestes sistemas, algumas vezes chamados de sistemas Híbridos Ferromagneto-Supercondutor (FSH), há uma forte interação mútua entre os subsistemas que chega a alterar drasticamente as propriedades dos materiais constituintes. A interação da supercondutividade com o ferromagnetismo tem sido exaustivamente estudada, tanto em forma experimental quanto teórica, principalmente para sistemas homogêneos [23,24]. A interação entre os subsistemas S e F ocorre através do campo magnético induzido pela magnetização não uniforme do subsistema F que penetra dentro do supercondutor S. Se este campo é forte o suficiente, ele pode gerar vórtices no supercondutor (ou modificar uma estrutura prévia de vórtices). A natureza não uniforme da magnetização pode ser produzida de uma forma artificial, por exemplo, utilizando distribuições de “pontos” ou “nanofios” magnéticos como subsistema F, ou mesmo pela topologia dada pelas paredes de domínio (DW) em um filme continuo. O fluxo magnético do subsistema F pode ancorar vórtices (ou ainda criá-los) no supercondutor, modificando as propriedades de transporte e a temperatura crítica de transição neste subsistema. Como mencionado na Ref. 25 o efeito inverso também é importante: as supercorrentes do S geram um campo magnético que interage com a magnetização do subsistema F, o que leva à formação de defeitos topológicos S-F acoplados. A interfase entre duas camadas S e F é extremamente rica em fenómenos físicos devido aos vários termos de energia e comprimentos característicos envolvidos no problema: o gap de energia do supercondutor , a energia de troca do ferromagneto Eex, os comprimentos de 7 coerência, supercondutor ( S ) e ferromagnético ( F ), e as espessuras das camadas S e F. As energias e Eex estão acopladas aos comprimentos S e F , respectivamente. O comprimento F é a distância característica sobre a qual os pares de Cooper perdem sua fase na camada F, e a energia de troca Eex está relacionada à diferença de energia potencial entre os níveis de Fermi das duas bandas de spins. Além de a supercondutividade sobreviver em uma distancia muito menor dentro de um metal F do que em um metal normal, ela apresenta comportamentos bastante diferentes. Isto surge basicamente pela oscilação da função de onda do par de Cooper no material F (Figura 3). Figura 3: comparação do comportamento da amplitude da função de onda de um par de Cooper, em função da distância, em uma região interfacial entre um supercondutor e um metal normal, e entre o mesmo supercondutor e um ferromagneto [26]. O estudo do efeito do campo de troca inhomogêneo sobre os pares de Cooper é um tópico de ponta na pesquisa dos sistemas FSH. Uma consequência experimental foi o surgimento das chamadas válvulas de spin supercondutoras [27,28]. Uma válvula de spin convencional é uma heteroestrutura formada basicamente por duas camadas de material ferromagnético (F1 e F2) separadas por um metal normal (N), sendo que uma dessas camadas (chamada de camada presa) está em contato com uma camada de material antiferromagnético (AF). A restante camada ferromagnética é chamada de camada livre. Esta multicamada está normalmente depositada sobre um substrato adequado e protegida por uma sobre camada (ver figura 4, lado esquerdo). As propriedades de transporte eletrônico da válvula de spin, manifestadas, por exemplo, através do valor da magnetorresistência, dependem da orientação relativa das magnetizações das camadas 8 F1 e F2. Em uma válvula de spin supercondutora, a camada livre F2 (ou ainda ambas as camadas ferromagnéticas) é colocada em contato com um elemento ou liga (S) que se torna supercondutor abaixo de uma temperatura crítica (figura 4, lado direito). A estrutura mostrada na figura 5 não é a única possibilidade, já que estruturas sanduiches do tipo F1/S/F2 são também muito estudadas. Figura 4: válvula de spin convencional (à esquerda) e supercondutora (à direita) O campo médio de troca atuante sobre os pares de Cooper pode ser controlado mudando a orientação relativa das magnetizações das camadas F1 e F2. Quando as magnetizações de F1 e F2 são antiparalelas, é esperado que o campo de troca médio seja pequeno, e isto leva a uma temperatura crítica da transição supercondutora na camada S maior do que na configuração paralela ( TC TCAP TCP 0 ). Assim, se a supercondutividade para a orientação paralela pudesse ser suprimida completamente, a heteroestrutura pode ser usada como uma válvula de spin para a corrente supercondutora, manipulada através das magnetizações das camadas F. Válvulas de spin supercondutoras foram propostas teoricamente no final da década dos noventa por Sangjun Oh [27] e Tagirov [28]. Estes estudos teóricos pioneiros desencadearam um enorme trabalho experimental dentro desta área [29-38], sendo que muitos dos efeitos encontrados nessas heteroestruturas ainda não são completamente entendidos, abrindo um vasto campo de pesquisa com alto potencial de aplicação em spintrônica. Além do uso potencial destas heteroestruturas como elementos eletrônicos-magnéticos de alta velocidade de acesso, eles podem ser futuramente aplicados em computadores quânticos [39]. Inclusive, a interação puramente magnética entre os subsistemas ferromagneto e supercondutor pode ser usado para 9 desenvolver um elemento spintrônico supercondutor controlado por campo magnético: a viabilidade de um interferômetro Josephson controlado por campo magnético usando uma fina bicamada F/S foi demostrada por Eom e Johnson [40]. Também, a influência da anisotropia magnética das camadas F nas propriedades das válvulas de spin supercondutoras [30]; efeitos de magnetorresistência gigante vinculados ao efeito de válvula de spin supercondutora [31]; a influência do estado de vórtice do supercondutor na resposta da válvula [32], aumentos da magnetorresistência por indução de paredes de domínio vinculada ao surgimento de supercondutividade [36], efeitos do campo de exchange-bias sobre a camada supercondutora [37], o efeito de válvula de spin inverso (onde TC TCAP TCP 0 , [38]), e seletividade de spin em válvulas supercondutoras [41] são alguns exemplos de efeitos que estão impulsando fortes pesquisas neste ramo da física do estado sólido. Trabalho proposto Recentemente iniciamos em nosso grupo estudos em nanoestruturas do tipo F/S com o intuito de observar modificações no comportamento magnético do material F nas proximidades da temperatura crítica supercondutora [42]. Também, desenvolvemos as nossas primeiras válvulas supercondutoras, conformadas por uma multicamada de Si[100]/FeMn/Ni/Nb/Ni/Ag, cujos comportamentos magnéticos, em temperaturas próximas da temperatura crítica supercondutora da camada de Nb, são mostrados na Figura 5. Na figura (ver ciclo a 7.8 K) pode ser observado o forte campo de exchange-bias (da ordem dos 250 Oe) que o FeMn (AF) produz no ciclo de histerese do Ni (FM). Quando a temperatura diminui e entra na região de transição metal normal – supercondutor do Nb (entre 7.4 e 6.0 K para este filme), o ciclo de histerese total da válvula começa a mudar de maneira apreciável (ver gráficos na Figura 6 para as temperaturas 7.4, 7.2 e 7.0 K) por causa da incorporação do momento magnético do Nb. Verificamos que existe uma forte interação entre o momento magnético do filme ferromagnético e a camada supercondutora, o qual se manifesta através de uma assimetria no ciclo de histerese da camada supercondutora, efeito que está vinculado ao campo de exchange-bias da bicamada FeMn/Ni. 10 0.0010 0.0010 0.0008 T = 7.80(3) K magnetic moment (emu) magnetic moment (emu) 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0.0000 -0.0002 -0.0004 -0.0006 -0.0008 -0.0010 -2000 T = 7.40(3) K 0.0006 0.0004 0.0002 0.0000 -0.0002 -0.0004 -0.0006 -0.0008 -1500 -1000 -500 0 500 -0.0010 -2000 1000 -1500 -1000 H (Oe) 0.0010 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0.0000 -0.0002 -0.0004 -0.0006 -0.0008 -0.0010 -2000 0 500 1000 0 500 1000 0.0010 T = 7.20(3) K magnetic moment (emu) magnetic moment (emu) 0.0008 -500 H (Oe) T = 7.00(3) K 0.0006 0.0004 0.0002 0.0000 -0.0002 -0.0004 -0.0006 -0.0008 -1500 -1000 -500 0 500 1000 -0.0010 -2000 H (Oe) -1500 -1000 -500 H (Oe) Figura 5: curvas de magnetização em temperaturas próximas da temperatura crítica supercondutora em uma válvula de spin supercondutora de composição Si[100]/Nb/Ni/Nb/Ni/FeMn/Ag. Assim, este subprojeto tem como objetivo estudar fenômenos magnéticos e de transporte em filmes heterogêneos formados por elementos ferromagnéticos e supercondutores. O trabalho está focado principalmente na obtenção de filmes do tipo F/S, F/S/F e válvulas de spin supercondutoras, na caracterização microestrutural destes heteroestruturas, e no estudo das suas propriedades magnéticas e de transporte eletrônico. Os elementos supercondutores usados serão Nb, Ta e V, enquanto que os elementos ferromagnéticos serão Ni, Fe e Co. As ligas antiferromagnéticas serão FeMn, IrMn, NiO e CoO. Visamos também caracterizar o comportamento magnético destes nanodispositivos aplicando uma metodologia FORC especialmente desenvolvida para eles. 11 1.3 Estudos de transições de fase de primeira ordem em sólidos magnéticos Fundamentos Uma classe extensa de sólidos magnéticos apresenta a peculiaridade que seus integrantes tornam-se heterogêneos de uma maneira particular. Sólidos magnéticos que apresentam uma transição de fase de primeira ordem, seja ela estrutural ou magneto-estrutural, podem ser mantidos em estados metaestáveis nos quais as duas fases envolvidas na transição coexistem. Consideremos por exemplo um material que sofre uma transição de fase caracterizada pela temperatura crítica TC ( H ) , isto é, a temperatura crítica da transição pode ser modificada pela presença de um campo magnético externo. Durante o aquecimento deste material, desde uma temperatura inicial na região onde a Fase I é estável, o sistema deverá passar por uma região de coexistência de fases, formada pela fase I superaquecida e a fase II (a fase estável de alta temperatura), como se mostra na Figura 6a. O limite desta região de metaestabilidade é dado pela curva T * ( H ) . Durante o resfriamento da liga teremos um processo similar, como mostrado na Figura 6b, mas agora a região de metaestabilidade, onde temos a fase II super-resfriada e a fase I, está limitada pela curva T ** ( H ) . Essa coexistência de fases é caracterizada normalmente por fortes histereses térmicas [43]. Na última década, começou a ficar evidente que isto pode dar origem a interessantes propriedades funcionais em materiais de interesse tecnológico, e desta forma, o estudo de FOPT (first-order phase transition) em sólidos magnéticos tornou-se um assunto de interesse tanto do ponto de vista experimental quanto teórico. A origem das regiões de metaestabilidade mencionadas acima está na inevitável desordem composicional microscópica da liga estudada [43]. Em qualquer liga ou composto dopado, a composição microscópica varia localmente em torno de um valor médio (o valor macroscópico) simplesmente por causa do processo de formação da liga (por exemplo, o processo de solidificação). A esta desordem composicional se soma naturalmente a desordem microestrutural causada pelos defeitos cristalinos e a presença de tensões e distorções da rede. Quando a liga apresenta uma transição de fases, o panorama mencionado provoca que exista uma 12 região de temperaturas de transição cuja largura está determinada justamente pelo grau de desordem da liga. Figura 6 – representação do diagrama de fases no plano (T,H) para uma liga que apresenta uma transição de fase de primeira ordem, com destaque para as regiões metaestáveis: em a) é mostrada a região metaestável durante o aquecimento e em b) a correspondente região no resfriamento. Materiais magnéticos que apresentam transições de fase de primeira ordem frequentemente mostram características físicas interessantes para possíveis aplicações tecnológicas: o efeito magneto-estritivo e o efeito magneto-calórico são alguns exemplos. O acoplamento magnetoelástico que surge entre os graus de liberdade da rede e os graus de liberdade magnéticos, em um material cristalino magnético, é um aspecto chave para entender esta riqueza de efeitos [43]. Figura 7 – dependência com a temperatura da magnetização e da condutividade em La 0.5Ca0.5Mn03 durante um ciclo térmico sob a ação de um campo de 1T [45]. 13 Um dos exemplos mais explorados disto é constituído pelo estudo das propriedades físicas das manganitas [44]. Materiais como o La1−xCaxMnO3 se caracterizam por uma transformação desde um estado metálico ferromagnético a um estado antiferromagnético isolante [45] e na região de coexistência de fases são observadas fortes histereses térmicas tanto na magnetização quanto na resistividade (Figura 7). Outro exemplo muito interessante é dado pelo subgrupo de ligas de Heusler Ni2MnGa e Ni2MnIn, as quais apresentam uma transição de fase estrutural de primeira ordem envolvendo uma fase austenítica de alta temperatura e uma fase martensítica de baixa temperatura, com o condimento que tal transformação acontece próxima da temperatura ambiente. Ni2MnGa apresenta interessantes efeitos de memória magnética de forma [46,47] enquanto que Ni2MnIn (fora da composição estequiométrica) mostra um grande efeito magneto-calórico inverso [48]. Também, recentemente foi descoberto que variações de pressão (dentro de valores moderados) em ligas de Ni2MnIn originam um efeito barocalórico gigante [49], o que pode ser aproveitado em refrigeração magnética. Outro material que está atraindo enorme atenção é o FeRh. Ligas de FeRh perto da composição equiatômica apresentam efeitos elastocalórico e magnetocalórico gigantes [50], além de magnetostricção e magnetorresistência gigante [43]. Esta liga apresenta uma transição de fase de primeira ordem, caracterizada por uma expansão isotrópica da sua rede ´ (do tipo CsCl), e a mudança estrutural é acompanhado por uma transição de fase magnética, desde um estado antiferromagnético para outro ferromagnético, a uma temperatura crítica TN próxima aos 340K. A transição ocorre para uma faixa estreita de composição, aproximadamente 5% em torno de x=0,5 no diagrama de fases do sistema Fe1-xRhx [51] e é fortemente influenciada por diferentes parâmetros termodinâmicos, principalmente a pressão e o campo magnético aplicado. Maat et al. [52] revelaram a existência de uma faixa de temperaturas de coexistência entre domínios das fases antiferro e ferromagnéticas em filmes finos de Fe49Rh51/MgO e Fe49Rh51/Al2O3 crescidos via sputtering. A faixa tem uma largura de uns 10K e sua posição depende linearmente da intensidade do campo magnético aplicado e do substrato aplicado. Esta coexistência de fases em uma transição magneto-estrutural de primeira ordem, foi confirmada por observações diretas usando microscopia de força magnética [53]. Em um trabalho inicial recente realizado em nosso grupo, foi também observada esta coexistência de fases em uma região bastante larga do diagrama de fases do FeRh (ver Figura 8), 14 justamente para filmes caracterizados por uma forte desordem composicional. Foi verificado que o controle dos parâmetros da deposição via sputtering, e o tipo de substrato usado, permitiam obter ligas seja com uma ou com duas fases presentes. Isto abre um interessante tema de pesquisa já que podemos estudar as interações entre essas duas fases e ver como essas interações mudam com a mudança de fase de uma delas. Figura 8: parâmetros de rede obtidos a partir de espectros de difração de raios-x em ligas de Fe1-xRhx (Ref. 54) A formação de duas fases metaestáveis, e a histerese térmica originada, foi estudada em ligas de Fe1-xRhx por meio de curvas de inversão de primeira ordem, variando a temperatura e mantendo o campo constante – T-FORC – como mostrado na Figura 9 [54]. Esta análise permitiu fazer determinações quantitativas sobre as influências de cada fase na histerese térmica observada. Também recentemente foi mostrado que ligas de FeRh dopadas com Pd apresentam duas transformações de fase de primeira ordem. A primeira corresponde à transformação isotrópica já mencionada, e que acontece em esta liga a 270 K. Já a segunda é uma transformação de fase desde uma fase cúbica a uma fase tetragonal martensítica o que confere efeitos de memória de forma [55] ao material. Isto ocorre a uma temperatura de aproximadamente 175 K. Ambas as transformações são afetadas pela presença de um campo magnético aplicado. Assim, este material torna-se um excelente candidato para estudar efeito magneto-calórico [56] e efeito de memória de forma. Existem outros estudos iniciais altamente promissórios que mostram que é 15 possível controlar a transição de fase do FeRh por médio da tensão e do campo elétrico criado pelo ferroelétrico BaTiO3 [57], e ainda, confeccionar um nanodispositivo de armazenamento de informação baseado na magnetorresistência anisotrópica do FeRh [58]. Figura 9 a) T-FORC’s para uma amostra de Fe49.2Rh50.8, sob a ação de um campo de 100 Oe. b) Gráfico de contornos e tridimensional da distribuição FORC obtida para esta amostra [54]. 16 Trabalho proposto Este subprojeto consiste em preparar, caracterizar e estudar as propriedades de ligas nanocristalinas em forma bulk e filmes finos nanoestruturados de materiais que apresentem transições de fase estruturais ou magneto-estruturais de primeira ordem, como FeRh, FeRh-Pd, e ligas de Heusler do tipo Ni2MnGa e Ni2 MnIn. Serão estudados os efeitos da composição, da possível dopagem com outros elementos, e da dimensionalidade do sistema na transição de fase. Também, se pretende realizar estudos dos efeitos da pressão sobre a transição de fase nas ligas bulk, e dos efeitos da interação entre depósito e substrato no caso dos filmes finos. Medidas de calor especifico também serão realizados. Serão também realizadas deposições de ligas selecionadas sobre substratos cristalinos orientados de materiais ferroelétricos como o titanato de Bário, e, modulando as suas características através de um campo elétrico aplicado ( E ), estudaremos as mudanças no filme depositado em função de um campo magnético aplicado ( B ) e da temperatura (Figura 10). Isto nos permitirá explorar as possibilidades destes dispositivos como possíveis sensores de campo. Figura 10 – Filme de liga magnética depositada sobre substrato ferroelétrico. A aplicação de um campo elétrico permite mudar a tensão entre filme e substrato e estudar as mudanças nas características magnéticas do filme. 17 2. Objetivos 1) Preparar filmes multicamadas consistindo de um metal magnético (Fe, Ni, Co, FeNi), um separador dielétrico (como quartzo ou Al2O3) e um metal não magnético (Ag, Au). Os filmes serão depositados via sputtering. Preparar por eletrodeposição sistemas de nanofios de Ni e Fe em lâminas de alumina. Estudar o comportamento da magnetização, histerese, anisotropia e temperatura de Curie dos elementos e ligas magnéticas, em função do campo elétrico aplicado entre o metal magnético e o não magnético. 2) Preparar via sputtering bicamadas S/F, tricamadas F/S/F e válvulas de spin supercondutoras do tipo S/F/S/F/AF com diferentes composições e espessuras. Os elementos supercondutores serão Nb, Ta e V, enquanto que os elementos ferromagnéticos poderão ser Ni, Fe, e Co. As ligas antiferromagnéticas poderão ser FeMn, CoO, NiO e IrMn. Estudar o comportamento da temperatura de transição supercondutora nas bicamadas S/F e nas tricamadas F/S/F em função da espessura da camada ferromagnética e dos elementos supercondutores. Estudar o comportamento magnético e as propriedades de transporte nas válvulas de spin, em função da temperatura e das espessuras e composições de cada camada. O efeito do campo de exchangebias sobre a temperatura de transição da camada supercondutora também será estudado. 3) Preparar amostras bulk por forno a arco voltaico e filmes finos via sputtering de ligas de Fe1xRhx e FeRh-Pd, e ligas de Heusler como Ni2MnGa e Ni2 MnIn. As FOPT serão estudadas em função da composição e tamanho de grãos para as amostras massivas, e do tipo de substrato e da espessura das camadas no caso dos filmes. Estudar o comportamento do calor específico e da entropia destas ligas. Depositar algumas ligas selecionadas sobre substratos ferroelétricos como titanato de Bário e estudar suas características como possíveis sensores de campo magnético. 4) Realizar caracterizações microestruturais e magnéticas de todas as heteroestruturas fabricadas. Elaborar modelos e ferramentas computacionais adequadas para explicar os fenômenos experimentais observados nas estruturas a serem estudadas. 5) Formar recursos humanos de qualidade a partir da orientação de projetos de IC, mestrado, doutorado e a supervisão de pós-doutorados, por meio das linhas de pesquisa apresentadas neste projeto. 18 3. Metodologia 3.1 Preparação das amostras Os filmes finos serão obtidos por deposição via magnetron sputtering com o ATC 2000 Sputtering System da AJA International. Os diferentes tipos de filmes, dependendo do subprojeto, serão depositados a partir de alvos comerciais de alta pureza (Fe, Co, Ni, Mn, Ir, NiO, Nb, Cu, Cr, Zr, Ag, Au, Al2O3, SiO2, Si, Hf) sobre diferentes tipos de substratos (Si, SiO2, Al2O3, MgO, BaTiO3) aquecidos a temperaturas apropriadas. Possíveis tratamentos térmicos nas amostras serão realizados em alto vácuo, usando fornos controlados por computador. Todos os equipamentos mencionados estão disponíveis no Laboratório de Materiais Magnéticos (LMM). Para a obtenção dos nanofíos será usado o potenciostato-galvanostato EG&G Instruments 2273, com uma célula retangular de metilmetacrilato para as deposições e uma rede de platina como ânodo. Os nanofios serão depositados em lâminas de alumina nanoporosa, as quais são obtidas em nosso laboratório a partir de lâminas de alumínio de alta pureza. Os diâmetros dos poros estão na faixa entre 20nm e 500nm. Para a obtenção dos poros maiores (150nm para acima), é necessária a aplicação de uma voltagem de aproximadamente 120-150V. Não possuímos uma fonte adequada para isso e então estamos solicitando uma para o projeto. A obtenção das amostras bulk, tais como FeRh, FeRhPd, Ni2MnGa e Ni2 MnIn será feita por fundição em um forno de arco voltaico disponível no LMM. A temperatura atingida pelo forno é de aproximadamente 2500oC, o que permite fundir todos os elementos que precisamos em nosso estudo. Logo de preparados, estes materiais serão submetidos a tratamentos térmicos para o qual serão utilizados os fornos anteriormente mencionados. 3.2 Caracterização Microestrutural As características microestruturais das amostras preparadas neste projeto serão determinadas por difratometria de raios x em alto e em baixo ângulo. Em alguns estudos se procurará depositar filmes epitaxiais (FeRh, FeRh-Pd) e nesses casos realizaremos medidas de raios x com varredura 19 em e medidas do tipo rocking curve, técnica que permite analisar a uniformidade dos grãos cristalinos existentes e a mosaicicidade do filme. A composição e as espessuras das camadas dos filmes serão determinadas por retroespalhamento Rutherford (RBS) no Laboratório de Análise de Materiais por Feixe Iônico. Microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e microscopia eletrônica de varredura (SEM) serão usadas por meio das facilidades disponíveis no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) de Campinas. Espectrometria de energia dispersiva de raios x (EDX) será utilizada para determinar a composição das amostras bulk. Microscopias de força atômica e de força magnética (AFM e MFM) também serão utilizadas, técnicas que estão disponíveis em grupos parceiros dentro do IFUSP. 3.3 Caracterizações Magnéticas e Calorimétricas Os filmes preparados neste projeto serão caracterizados por meio de medidas de magnetização em função do campo aplicado e da temperatura; em alguns casos será de interesse medir a magnetorresistência em função do campo aplicado e da temperatura. Para estas caracterizações magnéticas contamos no nosso Departamento com um SQUID comercial da Quantum Design, onde é possível realizar medidas na faixa de temperaturas de 1.8 K até 400 K, com campos magnéticos de até 70 kOe. Também será usado um magnetômetro de amostra vibrante com capacidade para medir magnetização entre 4.2 K e 1000 K em campos magnéticos de até 20 kOe. Este VSM permite realizar medidas em filmes finos, já que momentos magnéticos tão baixos quanto 10-6 emu podem ser medidos. Também, este VSM permite realizar medidas de magnetorresistência, pela técnica de quatro pontas, na mesma faixa de temperaturas e campos, e em função da orientação do filme em relação ao campo aplicado. Medidas de transporte e calorimetria também serão realizadas no PPMS recentemente instalado no Departamento de Física dos Materiais e Mecânica (DFMT), o qual permite aplicar campos de até 90 kOe e variar a temperatura entre 1.8 K e 1000 K. Como pretendemos também realizar medidas de magnetização em função da pressão para o caso de amostras bulk, estamos solicitando no projeto uma célula de pressão para ser montada no SQUID do DFMT. Nas medidas onde seja necessário aplicar campo elétrico nas amostras (como 20 nos experimentos mencionados no primeiro subprojeto) deverá ser utilizada uma fonte de voltagem de alta precisão. Para isso (e para a preparação de nanofios de grande diâmetro, como já foi mencionado) estamos solicitando uma fonte neste projeto. 3.4 Modelagens dos Fenômenos Estudados Uma das características da nossa maneira de fazer pesquisa é que sempre visamos complementar os experimentos realizados com modelagens utilizando modelos fenomenológicos, como análise computacional micromagnética, análise de curvas de inversão de primeira ordem e simulações Monte Carlo. Assim, neste projeto serão utilizados modelos e simulações numéricas capazes de representar os fenômenos experimentais que venham ser medidos, com o intuito de integrar descrição experimental e sustentação teórica. 4. Cronograma Este projeto será desenvolvido em dois anos, com um cronograma dividido em oito trimestres, o qual consistirá das seguintes etapas: 1) 2) 3) 4) 5) Compra do material necessário para o projeto. Preparação dos diferentes materiais estudados no projeto. Determinação das características morfológicas e microestruturais dos diferentes sistemas. Determinação das propriedades magnéticas e térmicas dos sistemas estudados. Tratamento de dados, elaboração de relatórios das atividades desenvolvidas, publicação dos resultados. Etapa 1o Trim. 2o Trim. 3o Trim. 4o Trim. 5o Trim. 6o Trim. 7o Trim. 8o Trim. 1 2 3 4 5 █████ ███ █ █ - █████ ████ ██ ██ █ █████ █████ █████ █████ ██ █████ █████ █████ █████ █████ ███ ████ █████ █████ █████ ██ ███ ███ █████ █ ██ ██ █████ █ █ █████ 21 5. Resultados Esperados Através do desenvolvimento do presente projeto pretende-se: 1) Contribuir para a elucidação de fenômenos físicos básicos presentes em nanoestruturas heterogêneas, visando correlacionar suas propriedades físicas com possíveis aplicações em nano dispositivos. Se for possível, desenvolver protótipos simples desses dispositivos. 2) Contribuir para a expansão do conhecimento na área do magnetismo e da termodinâmica na nanoescala, tanto nos aspectos fundamentais quanto em possíveis aplicações, por meio da publicação dos resultados obtidos no projeto, em revistas indexadas e de seletiva política editorial. 3) Contribuir fortemente na formação de recursos humanos na área de nanomagnetismo, por meio da orientação de alunos de Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado, e a supervisão de pós-doutorados. Especificamente, este projeto deverá contribuir na formação de seis alunos de pós-graduação e um de graduação, e no trabalho de pesquisa de um pós-doutor. 6. Exequibilidade A equipe científica deste projeto está formada pelo proponente, oito orientandos (sendo cinco deles alunos de doutorado, dois de mestrado e um de IC), e um pós-doutorando. Visamos ainda a incorporação de outro pós-doutor para o próximo semestre. A equipe técnica do LMM, a qual colabora na manutenção da infraestrutura e em todas as etapas experimentais dos projetos do grupo, está formada por três técnicos com formação superior (um doutor em engenharia elétrica e dois doutores em ciência de materiais), um técnico com graduação em física e dois tecnólogos. Tenho vasta experiência na preparação de sistemas nanoestruturados, como pós nanocristalinos, nanofios e filmes finos heteroestruturados, e também sou experiente em diversas técnicas de caracterização estrutural e magnética de filmes, nanofíos e nanopartículas. Isto me permite realizar estudos magnéticos minuciosos de materiais como os descritos nos três subprojetos, e elaborar modelos fenomenológicos compatíveis com os fenômenos estudados. 22 Durante o quinquênio 2008-2013 desenvolvi pesquisas em diversos materiais magnéticos nanoestruturados que levaram à elaboração de 33 artigos em periódicos de seletiva politica editorial. Ao todo, meu CV consta de mais de 65 artigos e mais de 350 citações, e tenho bolsa de produtividade em pesquisa do CNPq, nível 2, com vigência até 28/02/2017. Fora os equipamentos de pequeno porte solicitados para o projeto (um sistema de vácuo para acoplar ao criostato do VSM, uma célula de pressão para usar no SQUID e uma fonte de corrente), o Laboratório de Materiais Magnéticos possui uma infraestrutura que permite a elaboração de todos os materiais envolvidos neste projeto, assim como as caracterizações magnéticas. As caracterizações calorimétricas serão realizadas usando o PPMS do DFMT, e as caracterizações estruturais serão feitas em laboratórios do IFUSP e no CNPEM de Campinas. 7. Justificativa do Orçamento Solicitado 7.1 Material Permanente a. Fonte de corrente direta, com módulo para incremento de voltagem até 156 V, cabo GBIB e interface USB-GPIB. Valor U$ 4.922,00 A aquisição desta fonte têm duas finalidades. Por um lado ela será usada para os processos de anodização das folhas de alumínio para gerar lâminas de alumina com poros regulares de diâmetros superiores aos 150 nm, o que requer voltagens na faixa de 100 V – 150 V. Por outro lado, usaremos a fonte para gerar o campo elétrico intenso nas heteroestruturas descritas no subprojeto 1. Observe-se que voltagens entre 10 V e 100 V geram campos elétricos entre 109 e 1010 V/m para separações entre os eletrodos de 10 nm. b. Multímetro digital de 6 1/2 dígitos e módulo de interface GPIB. Valor U$ 1.247,00 Este multímetro será usado conjuntamente com a fonte mencionada acima. A ideia é que usaremos a medida do multímetro como um feedback para manter estável a saída da fonte controlando tudo através de um programa simples de computador feito em MatLab. 23 c. Célula de pressão. Valor U$ 12.375,00 A célula de pressão solicitada foi desenvolvida pela Quantum Design para ser usada em medidas do MPMS SQUID da mesma empresa (o qual está disponível no nosso Departamento). Ela permite submeter amostras a pressões de até 1.3 GPa (~ 1.3 104 atm.) O uso da célula permitirá determinar o comportamento de temperaturas criticas de transformações em função da pressão, e ainda estudar magnetizações e susceptibilidades magnéticas ac, também em função da pressão. A compra deste instrumento será de grande valia para a realização da pesquisa do subprojeto 3. d. Sistema compacto de bomba turbo de vácuo. Valor U$ 9.185,03 Este sistema de vácuo é solicitado para ser acoplado ao criostato e ao forno do nosso VSM. A grande maioria das medidas que serão realizadas neste projeto envolvem faixas de temperaturas acima ou abaixo da temperatura ambiente. Nestes casos usamos ou o criostato ou o forno, mas em ambos os casos é necessário realizar e manter um vácuo menor que 10-6 mbar (10-4 Pa). Como muitos desses testes levam semanas de uso do criostato, por exemplo, é necessário ter um sistema de vácuo dedicado ao VSM exclusivamente. Por esta razão estamos solicitando este sistema. Comentário – com exceção do item c da lista anterior, para o qual existe um único fabricante, em todos os casos foram obtidos três orçamentos e escolhido o de menor valor. Os correspondentes orçamentos estão nos documentos anexados a este texto. 7.2 Material de Consumo Importado a. Varetas para o SQUID. Valor U$ 2.430,00 As medidas no SQUID requerem o uso de varetas as quais são vendidas pela própria empresa fabricante do equipamento. Com o tempo de uso, as varetas acabam se entortando e quebrando. Como já não temos no nosso grupo varetas, estamos solicitando a compra de três delas para uso nos ensaios magnéticos vinculados ao presente projeto. 24 b. Hastes e porta amostras para o VSM. Valor U$ 7.804,00 No caso do VSM, as amostras são montadas em porta amostras específicas, as quais são colocadas em hastes de fibra de vidro ou de quartzo. O uso contínuo e intenso deteriora estes conjuntos e não é incomum elas quebrarem. Para um projeto de dois anos, estamos solicitando um conjunto de hastes e porta amostras que nos permitam trabalhar sem interrupções ante as eventualidades mencionadas. c. Reagentes químicos. Valor estimado U$ 12.500,00. São solicitados folhas de Al de alta pureza; pós ou grânulos de Ti, Pd, Nb, Ag, Hf, Rh, Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Si, Sb, Cr, V. Estes materiais serão usados na preparação de ligas em forma bulk, alguns como elementos predominantes e outros como dopantes, e na obtenção de sistemas de nanofios magnéticos (folhas de Al). O valor solicitado foi estimado com base a uma consulta de preços obtida com a empresa AlfaAesar. d. Alvos para sputtering. Valor estimado U$ 17.000,00 Os alvos são indispensáveis para a preparação dos filmes multicamadas do projeto. Os alvos e as quantidades solicitados são: dois alvos de quartzo, um de Al2O3, um de Ag, um de Rh, um de Ir, dois de Nb, um de Zr, um de Hf, três de Fe, dois de Ni, um de NiCr, um de NiO, um de Al e dois de Si. Do valor total solicitado, 80% corresponde aos alvos de Rh e de Ir. O valor solicitado foi estimado com base a consultas de preços obtidas com as empresas MaTeck, Testbourne Ltd., SurfaceNet e Kurt J. Lesker Company. e. Substratos para sputtering. Valor estimado U$ 20.000,00 Os substratos são indispensáveis para a preparação dos filmes finos multicamadas do projeto. São solicitados substratos de Al2O3 (25 unidades), BaTiO3 (30 unidades), Si (400 unidades) MgO (150 unidades) e SiO2 (125 unidades). Neste caso, os substratos de maior valor são os de titanato de Bário (praticamente 55% do valor total). Por esta razão eles serão usados para deposições selecionadas de filmes finos. O valor solicitado foi estimado com base a consultas de preços obtidas com as empresas MTI, e SurfaceNet. 25 7.3 Material de Consumo Nacional a. Reagentes químicos comprados no mercado nacional. Valor estimado R$ 10.000,00 Para os experimentos de eletrodeposição com os quais são obtidos os arranjos de nanofíos, são necessários ácido oxálico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido ascórbico, ácido bórico, ácido crômico, sulfato de Fe, sulfato de Co, sulfato de Ni, sulfato de Cu, e eletrodos de grafite, entre outros reagentes, assim como material de vidro para laboratório. O valor solicitado foi estimado com base a uma consulta de preços com a empresa Casa Americana. b. Gases para uso no laboratório. Valor estimado R$ 30.000,00 São necessários Argônio, Nitrogênio, misturas destes gases, todos de alta pureza, e principalmente Hélio. Os três primeiros são usados para uso no equipamento de sputtering, na glove box, e no forno do VSM. O hélio é necessário para ser liquefeito na Oficina Criogênica do nosso Departamento, e poder ser usado no SQUID e no VSM para medidas em baixas temperaturas. O valor estimado do gás hélio é R$ 30,00 por m3. São necessários aproximadamente 800 m3 para ter 1000 litros de hélio líquido (o consumo mínimo estimado para o desenvolvimento deste projeto em dois anos). Assim, seriam usados uns R$ 24.000,00 reais em hélio e os restantes R$ 6.000,00 nos outros gases. 7.4 Serviços de Terceiros Desenvolvimento de uma página web interativa com informação do projeto. Valor estimado R$ 3.000,00 Atualmente, uma das ferramentas indispensáveis para dar visibilidade ao trabalho de pesquisa realizado por um grupo, consiste em ter uma pagina web de boa qualidade, para o qual é necessário que ela seja elaborada por profissionais qualificados para essa tarefa. Uma página web adequada deve ter ferramentas para edição de conteúdo através de interfaces amigáveis do tipo WISIWYG, ter suporte a sistema de banco de dados relacional do tipo MySQL, suporte à exportação de dados para o formato MsOffice Excel, deve prover ferramenta para criação e edição de slideshow para apresentação de 26 notícias e resultados, assim como para a exibição das imagens nas galerias de imagens, e prover suporte aos idiomas português e inglês. Esta ferramenta é da grande valia para difundir e trocar informação, e atrair potenciais alunos e doutores interessados em pósgraduação e estágios de pós-doutorado vinculados ao projeto. A estimativa de preço foi realizada com base a uma consulta com a empresa Circuit Test Solutions. 7.5 Resumo do Orçamento Solicitado e Comentários Finais Considerando o valor do dólar Fapesp como R$ 2,50 o montante total solicitado neste projeto é R$ 260.158,00. Como mostramos no gráfico acima, o 72% do orçamento do projeto está orientado à compra de material de consumo (nacional e importado), os quais são indispensáveis para a realização dos três subprojetos descritos. Do montante restante, 27% serão destinados à compra de pequenos equipamentos e pouco mais de 1% para serviços de terceiros. Como foi mencionado, este projeto envolve o trabalho de pesquisa de um considerável numero de alunos de pós-graduação, os quais virão desenvolver trabalhos em temas novos e promissórios dentro da área do nanomagnetismo. 27 Referências 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. M. Weisheit, S. Fähler, A. Marty, Y. Souche, C. Poinsignon, and D. Givord, Science 315, 349 (2007). V. I. Ovchinnikov and L. K. Wang, Phys. Rev. B 80, 012405 (2009). H. J. A. Molegraaf et al., Adv. 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