Dynamique de l’aimantation des nanoparticules magnétiques en présence d’un champ magnétique alternatif
Institution:
PerpignanDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In the present work, the dynamics of the magnetization of single domain magnetic nanoparticles assisted by an external alternative current (ac) magnetic field of arbitrary strength and orientation, in presence of the thermal agitation, is treated in the context of the Brown’s model of coherent rotation of the magnetization. Our main objective was to treat nonlinear effects due to strong ac magnetic excitations in the dynamics of the magnetization of an individual nanoparticle and an assembly of non-interacting nanoparticles across a wide frequency range (up to 10 GHz). Our study has been focused on the nanoparticles both with a uniaxial and biaxial anisotropy. We have calculated the relevant physical quantities such as nonlinear dynamical susceptibility, magnetization reversal time, and dynamic magnetic hysteresis (DMH). The results show a strong dependence of nonlinear response and the DMH on the anisotropy constant, biaxiality constant, temperature, amplitudes and orientations of the dc and ac fields. Furthermore, in contrast to uniaxial particles, the nonlinear ac stationary response and DMH strongly depend on the azimuthal direction of the ac field and not only the polar angle between the easy axis and the external field vector. In the present work, we have developed a theoretical approach to treat the dynamics of the magnetization of the magnetic nanoparticles subjected to a strong ac field, opening a new way to the solution of other nonlinear problems.
Abstract FR:
Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à la dynamique de l’aimantation des nanoparticules magnétiques monodomaines en présence d’un champ magnétique alternatif (ac) d’amplitude et d’orientation arbitraire, en tenant compte de l’effet de l’agitation thermique, dans le contexte du modèle de Brown de rotation cohérente de l’aimantation. En particulier, nous nous sommes intéressés aux effets non-linéaires dus aux excitations d’un champ ac fort, dans la dynamique de l’aimantation des nanoparticules individuelles et les assemblées de nanoparticules sans interactions, dans une gamme de fréquence large (jusqu’à 10 GHz). Notre étude porte sur les nanoparticules avec une anisotropie uniaxiale et biaxiale. Nous avons calculé les grandeurs physiques pertinentes pour modéliser cette dynamique, telles que la susceptibilité dynamique non-linéaire, le temps de retournement de l’aimantation, et le cycle d’hystérésis dynamique (DMH). Les résultats obtenus montrent une forte dépendance de la réponse non-linéaire et de la DMH vis-à-vis de l’anisotropie, de la constante de biaxialité, de la température, ainsi que de l’amplitude et de l’orientation des champs dc et ac. De plus, contrairement aux particules uniaxiales, la réponse stationnaire non-linéaire et la DMH dépendent fortement de la direction azimutale du champ ac, et pas seulement de l’angle polaire entre l’axe facile et le champ externe. Ce travail de thèse apparait comme une nouvelle approche théorique des études de la dynamique de l’aimantation des nanoparticules magnétiques, sous l’action d’un champ ac fort, ouvrant la voie vers la solution d’autres problèmes non-linéaires.