Estudio monte carlo del comportamiento magnético e histerético de la magnetita

Abstract

RESUMEN: Utilizando un modelo de Ising-Monte Carlo 3D con interacciones a primeros vecinos magnéticos, estudiamos la evolución térmica de la magnetización y el comportamiento histerético de magnetita Fe3O4 estequiométrica monocristal por encima de la temperatura de Verwey. En el modelo, los iones de hierro se distribuyen en una estructura espinela inversa y las interacciones de superintercambio, para las cuales proponemos una función de distribución, se consideran antiferromagnéticas para enlaces Fe3+A-Fe3+A, Fe3+A-Fe3+B y Fe3+A-Fe2+B y ferromagnéticas para Fe3+B-Fe3+B, Fe3+BFe2+B, Fe2+B-Fe2+B, donde los rótulos A y B se refieren a sitios tetraedrales y octaedrales respectivamente. Los resultados de la histéresis revelan la existencia de dos campos críticos diferentes en la dinámica de inversión de la magnetización, adscritos a la influencia de las integrales de superintercambio, los diferentes números de coordinación en ambas subredes y a la interacción Zeeman.

ABSTRACT: Based on a 3D Ising-Monte Carlo approach with magnetic nearest neighbor interactions, we study the thermal evolution of the magnetization and hysteretic behavior of stoichiometric singlecrystalline magnetite Fe3O4 above the Verwey transition. In the model, the iron ions are distributed on an inverse spinnel structure and the superexchange interactions, for which we propose a distribution function, are considered as antiferromagnetic for Fe3+A-Fe3+A, Fe3+A-Fe3+B, Fe3+A-Fe2+B bonds and ferromagnetic for Fe3+B-Fe3+B, Fe3+B-Fe2+B, Fe2+B-Fe2+B, where labels A and B refer to etrahedral and octahedral sites, respectively. Hysteretic results show two different critical fields in the magnetization reversal dynamics ascribed to the interplay of superexchange integrals, the different coordination numbers in both sublattices, and the Zeeman interaction.