Retournement de l'aimantation assisté par un champ micro-onde d'une nanoparticule individuelle

par Raoul Piquerel

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Wolfgang Wernsdorfer et de Edgar Bonet.

Soutenue le 09-03-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Institut Néel, NanoSpin (équipe de recherche) .

Le président du jury était Mairbek Chshiev.

Le jury était composé de Wolfgang Wernsdorfer, Edgar Bonet, Christophe Thirion, Thibaut Devolder, Mathias Kläui, Carlo Nipoti.

Les rapporteurs étaient Stephane Mangin, Andre Thiaville, Françoise Massines.


  • Résumé

    Un magnétomètre microSQUID basse température couplé à une antenne micro-onde a été utilisé pour sonder la dynamique du retournement assisté de l'aimantation d'une nanoparticule ferromagnétique. Grâce au développement d'une technique de mesure originale, basée notamment sur le contrôle de l'amplitude et de la phase du champ micro-onde, nous avons pu mettre en évidence les bassins d'attraction liés aux modes de précession présents dans la dynamique de l'aimantation. Il devient possible de contrôler le retournement de l'aimantation selon que l'amplitude et la phase du champ AC sont judicieusement choisis dans l'un ou l'autre des bassins d'attraction. Nous avons pu mettre en évidence un fait contre-intuitif où le retournement est bloqué par une phase "mal" choisie alors que l'amplitude est largement suffisante pour retourner le système avec une autre phase. De plus, nous avons pu utiliser la sensibilité des bassins d'attraction aux paramètres gouvernant la dynamique de l'aimantation pour déterminer expérimentalement une valeur de la constante d'amortissement de Gilbert α. C'est d'ailleurs la première mesure de la constante d'amortissement sur une nanoparticule unique.

  • Titre traduit

    Microwave Assisted Switching of Magnetisation of a Single Nanoparticle


  • Résumé

    A low temperature microSQUID magnetometer coupled to a microwave antenna was used to probe the assisted switching of the magnetization of a ferromagnetic nanoparticle. Using an original measurement protocol based on the control of the microwave amplitude and phase, we studied the basins of attraction of the precessional modes of the magnetization dynamics. The switching of the magnetization can thus be controlled by choosing an amplitude and phase in one particular basin. In particular, we evidenced the counter intuitive fact that the magnetization switching can be prevented by choosing a “wrong” phase, even though the amplitude is high enough to switch the system with another phase. Moreover, we used the basin's sensitivity to the parameters governing the magnetization dynamics to determine a value for the Gilbert's damping constant α. This is the first measurement of the damping constant on an individual nanoparticle.


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