La resonancia ferromagnética

FMR surge del movimiento precesional de la magnetización M → {\displaystyle \scriptstyle {\vec {M}} de un material ferromagnético en un campo magnético externo H → {\displaystyle \scriptstyle {\vec {H}} . El campo magnético ejerce un par de torsión sobre la magnetización de la muestra que provoca la precesión de los momentos magnéticos de la misma. La frecuencia de precesión de la magnetización depende de la orientación del material, de la fuerza del campo magnético, así como de la magnetización macroscópica de la muestra; la frecuencia de precesión efectiva del ferromagneto tiene un valor mucho menor que la frecuencia de precesión observada para los electrones libres en la EPR. Además, los anchos de línea de los picos de absorción pueden verse muy afectados tanto por efectos de estrechamiento dipolar como de ensanchamiento por intercambio (cuántico). Además, no todos los picos de absorción observados en la FMR son causados por la precesión de los momentos magnéticos de los electrones en el ferromagneto. Por lo tanto, el análisis teórico de los espectros de FMR es mucho más complejo que el de los espectros de EPR o NMR.

El montaje básico para un experimento de FMR es una cavidad resonante de microondas con un electroimán. La cavidad resonante se fija a una frecuencia en la banda de súper alta frecuencia. En el extremo de la cavidad se coloca un detector para detectar las microondas. La muestra magnética se coloca entre los polos del electroimán y se barre el campo magnético mientras se detecta la intensidad de absorción resonante de las microondas. Cuando la frecuencia de precesión de la magnetización y la frecuencia de la cavidad resonante son iguales, la absorción aumenta bruscamente, lo que se indica con una disminución de la intensidad en el detector.

Además, la absorción resonante de la energía de microondas provoca un calentamiento local del ferromagneto. En muestras con parámetros magnéticos locales que varían en la escala nanométrica, este efecto se utiliza para investigaciones de espectroscopia dependiente del espacio.

La frecuencia de resonancia de una película con un campo externo aplicado paralelamente B {\displaystyle B} viene dada por la fórmula de Kittel:

f = γ 2 π B ( B + μ 0 M ) {\displaystyle f={{frac {\gamma }{2\pi }}{{cuadrado {B(B+\mu _{0}M)}}

donde M {\displaystyle M} es la magnetización del ferromagneto y γ {\displaystyle \gamma } es la relación giromagnética.