Banca de DEFESA: DANIEL SOUTO MAIOR PIFANO FERREIRA

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: DANIEL SOUTO MAIOR PIFANO FERREIRA
DATA : 28/09/2023
HORA: 10:00
LOCAL: Auditório do Departamento de Física
TÍTULO:

Fenômenos de magnônica e fonônica investigados por espalhamento Brillouin de luz

PALAVRAS-CHAVES:

mágnons; fônons; ferrimagnetos; antiferromagnetos; espalhamento Brillouin
de luz; spintrônica

PÁGINAS: 184
RESUMO:

Durante toda a história da humanidade observa-se a física suscitar o desenvolvimento
tecnológico e vice-versa. Em 1947 nos laboratórios Bell, durante experimentos em materiais
semicondutores, foi observado um sinal de saída com intensidade maior em relação ao de
entrada, quando havia uma junção entre dois materiais. A aplicação desta descoberta foi
imediata: o transistor. Este dispositivo possibilita o controle da corrente em um par de
terminais pela aplicação de corrente em outro par. Devido à viabilidade do processo de
miniaturização em relação às antigas válvulas eletrônicas, os computadores, além de terem
um crescimento exponencial na sua capacidade de realizar operações de ponto flutuante,
tiveram uma constante redução no tamanho e no consumo energético. A evolução dos
processos de litografia e arquitetura dos processadores é capaz de oferecer atualmente
chips com 20 bilhões de transistores em poucas centenas de mm2, consumo energético
de duas dezenas de watts e 15 trilhões de operações de ponto flutuante por segundo,
enquanto um dos primeiros computadores oferecia 500 operações de ponto flutuante por
segundo em um espaço de 28 m2 e consumindo uma potência de 150 kW. Tal avanço
tecnológico tem possibilitado o desenvolvimento científico, principalmente no que tange
a física computacional e da matéria condensada, retroalimentando o ciclo científicotecnológico.
Nos últimos anos, a contínua digitalização dos processos socioeconômicos
junto à iminente revolução da inteligência artificial tem demandado um forte aumento na
escala de armazenamento e processamento de dados. Embora a eletrônica tenha respondido
a esta demanda, o seu limite tem se aproximado, principalmente quando se considera a
eficiência energética, fator preponderante para a solvência dos problemas climáticos atuais
e futuros. Com advento da spintrônica tornou-se possível a utilização concomitante de
propriedades elétricas e magnéticas. O spin do elétron, antes suprimido na eletrônica,
passou a ter um papel fundamental no processamento digital devido à sua natureza
binária. A spintrônica tem tido papel relevante em áreas como computação neuromórfica e
processamento de sinais, além de aplicações já em estágio comercial, como os cabeçotes
de leitura de discos rígidos magnéticos e as memórias magnéticas baseadas em efeito
de spin-torque (STT-MRAM). Aplicações como esta última reduzem em até 85 % o
tamanho dos processadores atuais e aumentam a vida útil de baterias dos atuais quatro
dias para duas semanas. Mais atualmente, uma outra área, apelidada de fonônica, tem
interagido com a spintrônica na tentativa de suscitar novos dispositivos e aproveitar a
característica de menor amortecimento do fônon, quando comparado ao mágnon. Nesta
tese foram dadas contribuições para um maior entendimento da dependência da frequência
de mágnon com a temperatura na granada de ferro e ítrio (Y3Fe5O12-YIG), um material
chave para a spintrônica devido ao seu baixo amortecimento. Com a renormalização da
energia de mágnon foi possível explicar corretamente o comportamento da frequência
de mágnon até a temperatura de Curie do material. Fazendo-se passar uma corrente de 

carga por uma fita micrométrica de Pt/Ag/Pt sobre um filme de YIG, observou-se a
emergência de novos sinais no espectro de espalhamento Brillouin de luz. Estes sinais
foram atribuídos ao efeito de bombeamento de fônons pela corrente de spin injetada pela
tira do material não magnético. O observado é o recíproco de Onsager: bombeamento
de corrente de spin por ondas elásticas. Na área dos antiferromagnetos, foram realizadas
também contribuições com a utilização dos materiais IrMn3, um antiferromagneto não
colinear com rede de kagome, e arseneto de cobre manganês (CuMnAs), ambos materiais
promissores na área de exchange-bias e spintrônica de antiferromagnetos em terahertz.
Houve a obtenção das curvas da relação de dispersão do IrMn3, calculando-se os campos
de exchange dos acoplamentos ferromagnéticos e antiferromagnéticos, além do campo de
anisotropia. Sinais de mágnon foram detectados pela primeira vez no CuMnAs e com
a utilização da frequência estimou-se o seu campo de anisotropia. Por fim, ainda foi
desenvolvido um instrumento capaz de condicionar amostras em um ambiente à vácuo para
a realização de espalhamento Brillouin de luz em temperaturas que vão desde próximas ao
nitrogênio líquido a temperaturas de Néel e de Curie de vários materiais.

MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - ALBERTO PASSOS GUIMARAES FILHO - CBPF
Interno - 2457389 - EDUARDO PADRON HERNANDEZ
Interno - 1133626 - FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
Externo à Instituição - ROBERTO LAZARO RODRIGUEZ SUAREZ - PUC
Presidente - 1129756 - SERGIO MACHADO REZENDE