Critical behavior of magnetite: a mössbauer and Monte Carlo study

Abstract

RESUMEN: Por medio de la espectrometría Mössbauer se estudió una muestra de magnetita en el rango de temperaturas de 170 a 900 K. Los resultados revelan un colapso de los espectros Mössbauer a una única línea de absorción a una temperatura crítica TC alrededor de los 870 K caracterizado por un exponente crítico =0.28(2) para el campo magnético hiperfino. Para describir la dependencia del campo hiperfino con la temperatura, se llevó a cabo una simulación Monte Carlo-Metropolis de una magnetita estequiométrica con base en un modelo de Ising. Finalmente se presenta una discusión sobre el comportamiento crítico de la magnetita y una comparación entre el campo hiperfino obtenido por la técnica Mössbauer y la magnetización calculada a partir de la simulación computacional.

ABSTRACT: Powder magnetite was analyzed via Mössbauer with temperatures ranging from 170 K up to 900 K. Results reveal a collapse of the Mössbauer spectra onto a single absorption line at a critical temperature TC of around 870 K characterized by a critical exponent =0.28(2) for the hyperfine field. In order to describe such temperature dependence of the hyperfine field, a Monte Carlo-Metropolis simulation based on a stoichiometric magnetite and an Ising model was carried out. A discussion about the critical behavior of magnetite and a comparison between the hyperfine field obtained via Mössbauer and the magnetization obtained via Monte Carlo is finally presented.