Väitos teknillisen fysiikan alalta, DI Ilari Rissanen

Väitöskirjassa "Magnetization dynamics and energy dissipation in magnetic thin films" tutkittiin magneettisten ohutkalvojen dynamiikkaa ja energiahäviöitä. Väitöskirjan painopisteenä on materiaalien magneettisten ominaisuuksien ja ohutkalvojen rakenteen vaikutus magnetisaation dynamiikkaan ja häviöihin.

Magneettiset materiaalit aina jääkaappimagneeteista kovalevyjen voimakkaisiin neodyymimagneetteihin asti koostuvat mikroskooppisen pienistä alkeismagnee-teista, jotka muodostavat magneettisia rakenteita, kuten pyörteitä, seinämiä ja yhdensuuntaisia alueita (nk. magneettisia domaineja), joiden yhteisvaikutus saa aikaan havaittavan magneettikentän. Kun materiaalin alkeismagneetit vaihtavat suuntaa esimerkiksi ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta, osa alkeismagneettien suunnan muuttamiseen vaadittavasta energiasta siirtyy materiaalin hilarakenteeseen lämpöenergiaksi. Tämänkaltaiset magneettiset häviöt ovat usein pieniä, mutta voivat muodostua merkittäviksi sovelluksissa, joissa on voimakkaita sähkö-magneettisia kenttiä, kuten sähkömoottoreissa ja magneettisissa laakereissa.

Tässä väitöskirjassa tutkittiin magneettisia häviöitä tietokonesimulaatioiden avulla. Simuloidut systeemit ovat muutaman kymmenen nanometrin paksuisia ohutkalvoja. Magneettisten ohutkalvoilla on potentiaalisia sovelluksia mm. magneettisissa muisteissa ja mikroelektro-mekaanisissa systeemeissä (MEMS). Tutkimuksen aikana tehtiin simulaatio-ohjelmistoon laajennus, jolla mahdollistettiin ohutkalvojen liikkeen ja magnetismin dynamiikan samanaikainen simulointi. Laajennusta käyttäen pystyttiin tutkimaan liikkeestä johtuvia magnetisaation muutoksia ja tästä seuraavia häviöitä, nk. magneettista kitkaa, jota on aiemmin tutkittu verrattain vähän. Tutkimuksessa selvitettiin, miten erilaiset magneettiset materiaalit ja ohutkalvojen sisäinen rakenne vaikuttavat magneettisten domainien dynamiikkaan ja tästä aiheutuvien häviöiden suuruuteen.

Vastaväittäjänä toimii Prof. Dr. Hans-Josef Hug, University of Basel, Sveitsi.

Kustos on professori Mikko Alava, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos.

Elektroninen väitöskirja: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-8706-1

Väittelijän yhteystiedot: Ilari Rissanen, p. 045 1113037, [email protected]

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulun ilmoitustaululla Konemiehentie 2, Espoo.