Repositorio
Institucional

Cisternas, E.

Vasquez, Y.

Vogel, E. E.

Force among magnetic nanocylinders trapped in triangular arrays

ELSEVIER SCIENCE BV

JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS

en

We study the effect of the forces among magnetic nanocylinders trapped in a membrane such as those used to produce them. The interaction force between two parallel and identical magnetic nanocylinders is revisited to obtain expressions that can later be used to add them both in a discrete and a continuum approximation. At this point a particular geometry has to be assumed and we use a particular configuration reported in the literature, namely, a bundle of parallel magnetic cylinders trapped in a circular membrane. When a strong enough external magnetic field is imposed along the axis of the membrane (also along the axes of the cylinders) all magnetizations point along this direction and cylinders repel among themselves. In a first approximation we will consider a soft enough membrane so energy is mostly relaxed through a deformation of the membrane leaving the magnetization of the cylinders basically as it was in the absence of external field. Then we obtain the forces among these cylinders by two methods: one summing the contributions of a discrete number of objects and another one in which we consider a continuum distribution of them to reach larger systems. Numerical evaluation of these forces can reach 50 mdyn approximately. Such forces will act on the membrane at the positions of the magnetic cylinders; in the case of a circular silicon membrane of radius 1.0 mm the radial expansion of the membrane can be of the order of 1 nm. This effect could be larger for softer membranes. A discussion of experimental techniques to detect this phenomenon is also done followed by the proposal of a possible application. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.#Estudiamos el efecto de las fuerzas entre nanocilindros magnéticos atrapados en una membrana como las utilizadas para su producción. Se revisa la fuerza de interacción entre dos nanocilindros magnéticos paralelos e idénticos para obtener expresiones que posteriormente se pueden usar para sumarlas tanto en una aproximación discreta como continua. En este punto, se debe asumir una geometría particular y utilizamos una configuración específica reportada en la literatura: un haz de cilindros magnéticos paralelos atrapados en una membrana circular. Cuando se impone un campo magnético externo suficientemente fuerte a lo largo del eje de la membrana (y también a lo largo de los ejes de los cilindros), todas las magnetizaciones apuntan en esta dirección y los cilindros se repelen entre sí. En una primera aproximación, consideraremos una membrana suficientemente blanda, de modo que la energía se disipa principalmente mediante una deformación de la membrana, dejando la magnetización de los cilindros básicamente como estaba en ausencia de campo externo. Luego, obtenemos las fuerzas entre estos cilindros mediante dos métodos: uno que suma las contribuciones de un número discreto de objetos y otro en el que consideramos una distribución continua de los mismos para obtener sistemas más grandes. La evaluación numérica de estas fuerzas puede alcanzar aproximadamente 50 mdyn. Dichas fuerzas actuarán sobre la membrana en las posiciones de los cilindros magnéticos; en el caso de una membrana circular de silicio de 1,0 mm de radio, la expansión radial de la membrana puede ser del orden de 1 nm. Este efecto podría ser mayor en membranas más blandas. Se incluye una discusión sobre técnicas experimentales para detectar este fenómeno, seguida de la propuesta de una posible aplicación. © 2011 Elsevier B.V. Todos los derechos reservados.

Artículo original

Partial support from the following four Chilean sources is acknowledged: Fondecyt under contract 1100156, Millennium Scientific Nucleus "Basic and Applied Magnetism" under contract P-06-022-F, Financiamiento Basal para Centros Cientificos y Tecnologicos de Excelencia (Chile) through the Center for Development of Nanoscience and Nanotechnology (CEDENNA), and to Direccion de Investigacion y Postgrado (DIUFRO) of Universidad de La Frontera, Temuco. One of the authors (E.C.) thanks Samuel Hevia for interesting discussions about Raman spectroscopy.

Se agradece el apoyo parcial de las siguientes cuatro fuentes chilenas: Fondecyt bajo el contrato 1100156, Millennium Scientific Nucleus "Basic and Applied Magnetism" bajo el contrato P-06-022-F, Financiamiento Basal para Centros Científicos y Tecnológicos de Excelencia (Chile) a través del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología (CEDENNA), y a la Dirección de Investigación y Postgrado (DIUFRO) de la Universidad de La Frontera, Temuco. Uno de los autores (E.C.) agradece a Samuel Hevia por las interesantes discusiones sobre espectroscopia Raman.

10.1016/j.jmmm.2011.10.018

pdf

Nanotubos magnéticos

Interacción magnetostática

Deformación y plasticidad

Magnetic nanotubes

Magnetostatic interaction

Deformation and plasticity

NANOTUBOS

NANOTUBES

Nanotubos magnéticos

Interacción magnetostática

Deformación y plasticidad

Magnetic nanotubes

Magnetostatic interaction

Deformation and plasticity

NANOTUBOS

NANOTUBES

Force among magnetic nanocylinders trapped in triangular arrays

JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS

ELSEVIER SCIENCE BV

hibrida#verde

restringido

restringido

en

Artículo original

versión publicada

ANID CONICYT FONDECYT 1100156#Millennium Scientific Nucleus "Basic and Applied Magnetism" P-06-022-F#Financiamiento Basal para Centros Cientificos y Tecnologicos de Excelencia (Chile) through the Center for Development of Nanoscience and Nanotechnology (CEDENNA)#UFRO DI

0304-8853

1021

1029

Materials Science, Multidisciplinary

Physics, Condensed Matter

Ciencia de los materiales, multidisciplinaria

Física de la materia condensada

pdf

WOS:000298864100020