Anisotropía de superficie en nanopartículas de magnetita : simulación Monte Carlo

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo evaluamos el efecto de la anisotropía de superficie sobre las propiedades magnéticas de una nanopartícula de magnetita. Para ello simulamos una partícula de magnetita de 2.5 nm de radio y calculamos sus propiedades incluyendo términos de anisotropía cúbica y de superficie de Néel en el Hamiltoniano de estudio. En el modelo se toman en cuenta diversos aspectos como la valencia de los iones de hierro presentes, a saber, Fe3+A, Fe3+B y Fe2+B (donde los subíndices A y B se refieren a sitios tetraédricos y octaédricos, respectivamente), sus diferentes números de coordinación y la distribución de valores de integrales de superintercambio en el sistema, con el objetivo de hacer la simulación más realista posible. Los cálculos se llevan a cabo en el marco del método de Monte Carlo con base en el modelo de Heisenberg clásico con interacción a primeros vecinos magnéticos y empleando la dinámica de Metropolis. Se calculan la energía, la magnetización, el calor específico y la susceptibilidad magnética en función de la temperatura.

ABSTRACT: In this work we focus our attention on the effect of surface anisotropy on the magnetic properties for a magnetite nanoparticle. We simulate a 2.5 nm radius magnetite particle and calculate its properties including cubic and Néel’s surface anisotropy terms in the Hamiltonian describing the system. In the model, several features like the valence of the iron ions (Fe3+A, Fe3+B and Fe2+B, where A and B refer to tetrahedral and octahedral sites respectively), the different coordination number and the superexchange integrals distribution function, are taken into account in order to get a simulation of the system as realistic as possible. Simulations were performed in the framework of the Monte Carlo method using a classical Heisenberg Hamiltonian including first nearest magnetic neighbors interactions and using the Metropolis dynamics. Energy, magnetization, specific heat and magnetic susceptibility, as function of temperature are computed