INVESTIGASI SIFAT-SIFAT MAGNETIK ALLOY Co(1-x)Fex NANOCUBE DAN NANOSPHERE DALAM VARIASI KOMPOSISI Fe (x)

Abstract

Hard Disk Drive (HDD) merupakan perangkat penyimpan data yang digunakan untuk menyimpan dan mengambil informasi digital menggunakan disk (piringan) yang dilapisi dengan bahan magnetik. Salah satu bahan magnetik yang digunakan untuk melapisi piringan Hard Disk Drive adalah bahan feromagnetik. Bahan feromagnetik diantaranya adalah: besi (Fe), Nikel (Ni), Cobalt (Co) dan alloy, seperti NiFe dan CoFe. Alloy CoFe merupakan kandidat kompetitif dalam bahan magnetik. Hal ini disebabkan alloy CoFe mempunyai temperatur Curie yang tinggi. Penelitian ini diawali dengan studi pustaka dari berbagai sumber berupa buku, jurnal ilmiah, skripsi dan tesis. Selajutnya dilakukan penginstalan software pada komputer. Software yang digunakan dalam penelitian ini adalah software Vampire. Origin, Povray dan Cygwin. Simulasi dilakukan dengan membuat file bahan yang berisi parameter-parameter bahan CoFe yaitu konstanta exchange, momen spin atom dan energi anisotropi. Selain itu juga membuat file input yang berisi bentuk kristal, struktur kristal, dan perintah simulasi. Kedua file tersebut diletakkan dalam satu folder. Kemudian dilakukan running simulasi. Simulasi mikromagnetik dijalankan dengan memvariasikan komposisi Fe (x) yaitu 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, dan 90% serta variasi geometri yaitu nanocube dan nanosphere. Data output yang digunakan untuk analisis data adalah magnetisasi pada berbagai temperatur, suseptibilitas pada berbagai temperatur serta energi demagnetisasi, energi anisotropi, dan energi exchange pada berbagai temperatur. Kemudian dari analisis tersebut ditentukan nilai temperatur Curie. Perubahan magnetisasi terhadap temperatur dipengaruhi oleh komposisi Fe (x) pada alloy Co1-xFex. Magnetisasi maksimum terjadi pada temperatur 0 K. Kemudian nilai magnetisasi akan menurun hingga mendekati nol pada temperatur tertentu yang disebut dengan temperatur Curie. Hal ini disebabkan oleh arah orientasi spin yang berubah menjadi acak sehingga resultan magnetisasinya mendekati nol. Dari komposisi Fe (x) sebesar 10% hingga 90% dihasilkan perubahan magnetisasi terhadap temperatur yang berbeda-beda sehingga diperoleh nilai temperatur Curie yang berbeda-beda pula. Perubahan nilai suseptibilitas terhadap temperatur dipengaruhi oleh komposisi Fe (x) pada alloy Co1-xFex. Ketika temperatur meningkat, nilai suseptibilitas mengalami fluktuasi (complex behavior) dan mencapai suatu nilai maksimum. Nilai maksimum tersebut berada pada temperatur tertentu yang disebut dengan temperatur Curie. Setelah suseptibilitas mencapai nilai maksimum, kemudian suseptibilitas mengalami penurunan secara bertahap. Dari komposisi Fe (x) sebesar 10% hingga 90% dihasilkan perubahan suseptibilitas terhadap temperatur yang berbeda-beda sehingga diperoleh nilai temperatur Curie yang berbeda-beda pula. Nilai temperatur Curie dipengaruhi oleh komposisi Fe (x) pada alloy Co1-xFex. Nilai temperatur Curie meningkat dari komposisi Fe (x) 10% hingga komposisi Fe (x) 20%. Namun mengalami penurunan drastis pada komposisi Fe (x) 30%. Kemudian terjadi peningkatan dan penurunan nilai temperatur Curie hingga komposisi Fe (x) 90%. Hasil yang tidak linear ini disebabkan oleh perubahan struktur kristal pada alloy CoFe dari FCC ke BCC. Bahan magnetik dengan struktur kristal FCC mempunyai nilai temperatur Curie yang lebih tinggi daripada bahan magnetik dengan struktur kristal BCC. Keadaan ini disebabkan jumlah atom pada struktur kristal FCC adalah 4 atom. Sedangkan jumlah atom pada struktur kristal BCC adalah 2 atom. Semakin banyak jumlah atom per unit sel, maka jarak antar atom semakin kecil dan interaksi antar atomnya semakin kuat, sehingga membutuhkan temperatur yang lebih besar untuk mengubah arah momen magnetik atom-atom tersebut menjadi acak. Bahan alloy CoFe mempunyai nilai temperatur Curie tertinggi pada komposisi Co80Fe20 yaitu 1500 K pada geometri nanocube dan 1475 K pada geometri nanosphere. Sedangkan untuk variasi bentuk, temperatur Curie memiliki nilai yang tidak jauh berbeda antara geometri nanocube dan geometri nanosphere.