INFM-NAPOLI
PROGETTO DI UN MAGNETOSTRITTOMETRO OTTICOINTERFEROMETRICO
Luciano Lanotte
4/5
FIRB project
“Innovative Magnetic Materials Structured
in Nanoscopic Scale”
Tematica T4 “film e multistrati”
Unità partner di Napoli
L. Lanotte, C. Luponio, V. Iannotti, G. Ausanio, C. Hison
Istituto Nazionale per la Fisica della Materia – UdR Na,
Dip.to di Scienze Fisiche, Università “Federico II”,
P.le V. Tecchio 80, 80125 Napoli, Italy
FIRB “Innovative Magnetic Materials Structured in Nanoscopic Scale”
Tematica T4 “films e multistrati”
Resoconto scientifico a settembre 2003 - Unità partner di Napoli
Attività svolte:
1.
studio di progetto di un magnetostrittometro otticointerferometrico che permetta di eseguire misure dirette di
deformazioni su film e multistrati in campi magnetizzati anche
più intensi del tesla;
2.
approfondimento riguardante la possibilità di eseguire indagini
alla microscopia a forza atomica e magnetica con la
sovrapposizione di un campo magnetizzante intenso, sia planare
sia ortogonale rispetto ai film da investigare.
Si è pervenuti alla conclusione che è opportuno soprassedere rispetto alla
realizzazione di questi upgrades di apparati di misura, per aspettare l’acquisizione
di un magnete criogenico a largo volume accessibile (bore di 15 cm) che la nostra
unità dovrebbe concretizzare nei primi mesi del 2004. La opportunità di questa
attesa risiede nella necessità di adattare gli upgrades di cui sopra, ed in particolare
le parti amagnetiche, in modo che si integrino perfettamente con il magnete. D’altra
parte si è evidenziata sempre di più la possibilità di realizzare la misura diretta di
deformazione magnetostrittiva, in provini in film, utilizzando non un sistema
interferometrico, bensì proprio la stessa microscopia a forza atomica e magnetica
(visualizzazione diretta della variazione di intedistanza tra i grani ed i domini):
l’intenzione è quindi quella di riuscire ad ottenere quanto previsto dal progetto
FIRB, realizzando un implemento notevole per le misure magnetostrittive, e di
avere allo stesso tempo un potente mezzo di indagine microscopica in campi
magnetizzanti (cosa comunque in perfetta sintonia con gli obiettivi generali della
tematica 4).
FIRB “Innovative Magnetic Materials Structured in Nanoscopic Scale”
Tematica T4 “films e multistrati”
Resoconto scientifico a settembre 2003 - Unità partner di Napoli
Indipendentemente dagli studi sui modelli sperimentali, in attesa
di ricevere i provini che le unità partners riterranno opportuni,
ci siamo occupati autonomamente dello studio di film
CoNiCrAl+N ottenuti per deposizione in alto vuoto in atmosfera
di azoto con diversa pressione e prodotti
in collaborazione
scientifica con ricercatori di Trento (prof. Paolo Scardi). I primi
risultati appaiono molto interessanti rilevando una diversa
struttura microscopica ottenibile al crescere del tenore di azoto
incamerato: si passa da struttura cristallina a struttura amorfa
ed infine nanocristallina.
A tale modulazione strutturale
corrisponde una variazione gigante delle proprietà magnetiche
tra
due
estremi
costituiti
dal
materiale
completamente
cristallino, durissimo dal punto magnetico, a quello amorfo,
dolcissimo. Tutto ciò mantenendo costante la distribuzione
percentuale relativa tra i componenti ed aumentando soltanto la
quantità di azoto assorbito nel film depositato. Su questo studio
è in preparazione un lavoro che verrà proposto a rivista
internazionale di grande prestigio.
FIRB “Innovative Magnetic Materials Structured in Nanoscopic Scale”
Tematica T4 “films e multistrati”
Resoconto scientifico a settembre 2003 - Unità partner di Napoli
1,0
T=200K
m/ms
0,5
0,0
F
G
E
L
-0,5
-1,0
-4
-2
0
2
4
m0H(T)
1,0
T=200K
m/ms
0,5
0,0
F
G
E
L
-0,5
-1,0
-0,04
-0,02
0,00
0,02
0,04
m0H(T)
Magnetizzazione nel piano dei films
E
Cristallino + fase amorfa
Pressione di N: 0.18 microbar
F,G
Amorfi
“
0.40 , 0.85 microbar
L
Nanocristallino
“
1.00 microbar
Percentuali relative medie: Co33 Ni28 Cr22 Al17 su 100 + percentuale ulteriore di azoto
incamerato crescente con la pressione da 17% al 45%
FIRB “Innovative Magnetic Materials Structured in Nanoscopic Scale”
Tematica T4 “films e multistrati”
Resoconto scientifico a settembre 2003 - Unità partner di Napoli
NAFIRAAST
Commessa totale 77000 euro
Voci di spesa (euro)
spese generali
stanziamento
11500
fondi già
spesi (euro)
attrezzature
55000
miss.estero
1000
2688.99
PC hp
quota
11500
52311.01
residua
(euro)
spese previste
10000
30000 (entro il
a breve
ristrutturazione
2003)
laboratorio e
testa di misura
revisione sistemi
non magnetica
di
AFM-MFM
raffreddamento
22311.01(entro
e
giugno2004)
condizionamento lock-in, ottiche,
(entro gennaio movimentazioni e
2004)
sospensioni
meccaniche per
magnetostrittometro
consulenze
4500
consumo
5000
1800
progetto e fattibilità
magnetostrittometro
1000
2700
5000
1000
punte
AFM
MFM
FIRB “Innovative Magnetic Materials Structured in Nanoscopic Scale”
Tematica T4 “films e multistrati”
Resoconto scientifico a settembre 2003 - Unità partner di Napoli
Prospezione delle attività e collaborazioni previste
1.
Misure di appoggio per la caratterizzazione
magnetica, anche ad alta temperatura (1000K),
di film e multistrati mediante VSM (9T)
Collaborazioni:
2.
?;
Caratterizzazione della morfologia superficiale
di film e multistrati e della struttura a domini in
superficie (solo per provini con anisotropia “out
of plane”)
Collaborazioni: Parma (Asti e Carbucicchio) ;
3.
Realizzazione della misura di deformazioni
microscopiche mediante AFM a seguito di
campi magnetici esterni al fine di caratterizzare
materiali per sistemi microattuatori (quando la
strumentazione di up-grade sarà operativa)
Collaborazioni:
?
Attività rilevante per il workpackage 1.