Study of 3-Dimensional Magnetic Vortex State in Magnetic Nano Particles

Abstract

이 논문은 강자성 나노 입자에 형성된 3차원 자기 소용돌이 구조의 거동에 대한 것이다. 최근 나노 구조에 의해 서로 다른 결합을 가지는 나노 입자의 특징을 이용하는 자기 조립에 대한 연구가 활발하게 연구되고 있다. 퍼멀로이 나노 파티클의 특징적인 배열과 그 원인으로 밝혀진 3차원 자기 소용돌이 구조에 대한 연구하므로서 자기 조립에 자기에너니가 끼치는 영향을 각 배열의 자기에너지를 전산모사로 계산하고 자성나노파티클을 합성하여 그 배열을 관찰하므로서 증명하였다. 3차원 자기 소용돌이 구조의 거동을 예측하기 위해 LLG 방정식의 해를 유한요소법을 이용하여 도출하는 FEMME 프로그램을 사용하였으며, 폴리올 방법을 이용한 퍼멀로이 나노 입자를 합성하고 SEM, TEM, XRD를 이용하여 합성된 입자의 결정구조와 모양을 증명하였다.

This thesis deals with statics and dynamics of 3 dimensional magnetic vortices in soft ferromagnetic nanoparticles with micromagnetic simulations and synthesis of permalloy nano particles. For the numerical calculations, the Landau-Lifshitz-Gilbert equation is solved by finite element method (FEM) based micromagnetic simulations using FEMME. Permalloy nanoparticles are prepared by polyol method and analyzed SEM, TEM and XRD to confirm the material properties, such as morphology, crystalline structure of particles. Nanoparticles are used as the building blocks for different nanostructures such as spherical micelles, vesicles, and cylinders. However, these are not able to bond along specific directions as atoms and molecules. Self-assemble have been researched intensively within decades even though it is influenced by a number of factors[1]. We observed the arrangements of permalloy magnetic nanoparticle on carbon grid on specific direction by analysis of its models and repetition rate. Magnetic Energy of each arrangement model determine repetition rate of each arrangement. It is demonstrated with micromagnetic simulation result.