MAGNETIC PROPERTIES OF MATTER AND LABORATORY

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2016/2017
Docente
DIEGO BISERO
Crediti formativi
6
Periodo didattico
Secondo Semestre
SSD
FIS/03

Obiettivi formativi

Fornire conoscenze fondamentali di magnetismo e di materiali magnetici. Introdurre lo studente alle principali tecniche di laboratorio per la caratterizzazione di materiali magnetici (film sottili e nanostrutture).
Stimolare una visione critica e una capacità creativa di discussione dello stato dell'arte della ricerca, in un settore specifico scelto fra gli argomenti trattati.

Prerequisiti

Conoscenze di base di Meccanica Quantistica e Teoria Quantistica dei Solidi

Contenuti del corso

Richiami di magnetostatica. Magnetizzazione e materiali magnetici. Origini atomiche del magnetismo.
Diamagnetismo. Equazione del diamagnetismo di Langevin. Diamagnetismo di Landau. Paramagnetismo. Equazione del paramagnetismo di Langevin. Legge di Curie. Teoria quantistica del paramagnetismo. Paramagnetismo di Pauli. (10 ore)
Ferromagnetismo. Ordine Ferromagnetico. Campo demagnetizzante. Integrale di scambio. Teoria di campo medio. Temperatura di Curie. Onde di spin. Legge di Bloch. Antiferromagnetismo. Ordine antiferromagnetico. Ferrimagnetismo (10 ore)
Domini ferromagnetici. Pareti di dominio. Energia dipolare e di scambio. Energia di anisotropia. Cicli di isteresi. Equazioni micromagnetiche. Equazione di Landau-Lifshitz-Gilbert. Interazione radiazione materia in materiali magnetici: principi di magneto-ottica e applicazioni. (8 ore)
Magnetismo nella ridotta dimensionalità: proprietà magnetiche di nano strutture. Magnetoresistenza. Magneoresistenza gigante (GMR). Magnetoresistenza colossale. Exchange bias. Memorie magnetiche. Memorie magneto-ottiche (10 ore)
Esperienze di laboratorio: misura del ciclo di isteresi di films e nanostrutture magnetiche mediante tecniche magneto-ottiche. Determinazione delle proprietà di anisotropia magnetica e del processo di inversione della magnetizzazione dall'analisi delle curve di isteresi. Misura delle configurazioni magnetiche di nanostrutture tramite microscopia a forza magnetica (MFM). (10 ore)

Metodi didattici

Lezioni teoriche/esercitazioni.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. Durante la prova finale (ORALE) il docente verificherà accanto alla conoscenza degli argomenti del programma anche la capacità dello studente di elaborare nuove idee, sulla base della descrizione dello stato dell'arte della ricerca in uno dei settori trattati a lezione. In particolare verrà offerta allo studente come possibilità opzionale quella di sostenere parte dell'esame sotto forma di presentazione di un argomento a scelta, di particolare rilevanza e attualità, per comprendere e descrivere il quale sia necessaria una buona conoscenza del programma di base sopra descritto. Lo studente discuterà e riassumerà il contenuto di articoli recenti estratti da riviste internazionali, in presenza degli altri studenti.

Testi di riferimento

Nicola A. Spaldin, "MAGNETIC MATERIALS
Fundamentals and Applications", Cambridge University Press, 2011. ISBN 978-0-521-88669-7.

Alberto P. Guimaraes, "Principles of Nanomagnetism", Springer, 2009. ISBN 978-3-642-01481-9.