Propiedades magnéticas de nanoalambres de α-Fe : estudio variacional

Abstract

RESUMEN: Con el fin de estudiar las propiedades magnéticas y termodinámicas de nanoalambres de hierro puro, se utiliza el método variacional basado en la desigualdad de Bogoliubov y un Hamiltoniano tipo Ising que permite reproducir computacionalmente la alta anisotropía que presenta este tipo de sistemas debido principalmente a su forma. En el modelo se implementan condiciones de frontera libres sobre estructuras bcc con la geometría propia de los alambres y dimensiones en el orden de los nanómetros. Se calculan la magnetización por sitio y la susceptibilidad magnética en función de la temperatura para diferentes relaciones de aspecto del alambre (diámetro a longitud). Los resultados muestran un incremento en la temperatura crítica al aumentar el diámetro para una longitud fija. Así mismo, se nota el aumento de esta temperatura al aumentar la longitud; rasgo que presenta buen acuerdo con la teoría de escalamiento de tamaño finito. Se presentan y discuten los diferentes comportamientos de la temperatura crítica en función de la relación de aspecto diámetro/longitud.

ABSTRACT: In order to study the magnetic and thermodynamic properties of pure iron nanowires, a variational approach, based on the Bogoliubov inequality, is used. We employ an Ising-like Hamiltonian reproducing the high anisotropy of this kind of nanoestructured systems, which is due, mainly, to their shape. In the model, free boundary conditions, over iron bcc structure, are implemented. The samples are built in a cylindrical wire geometry and nanometric range of length. Magnetization per site and magnetic susceptibility as functions of temperature, are computed for different combinations of length and diameter. Results show an increase in the critical temperature while diameter is increased for a fixed length. Likewise, critical temperature increases while increasing the length value; in agreement with Finite-Size Scaling Theory. Finally, critical temperature dependences on the aspect ratio (diameter/length) are presented and discussed.