¿Es posible simular ciclos de histéresis con spin-lattice dynamics?

DOS SANTOS, GONZALO; ROMÁ, FEDERICO; TRANCHIDA, JULIEN; BRINGA, EDUARDO M.

Congreso; Congreso Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada, TREFEMAC 2021; 2022

Spin-lattice dynamics (SLD) es un enfoque relativamente nuevo para simular sistemas magnéticos de manera clásica, acoplando los grados de libertad de los spines a los grados de libertad atómicos. En este trabajo, exploramos la posibilidad de utilizar SLD para simular ciclos de histéresis en Fe “bulk” a bajas temperaturas. Calculamos los “loops” de histéresis para diferentes ángulos entre el campo externo aplicado y el eje “fácil” de anisotropía y exploramos, al mismo tiempo, el efecto de variar diversos parámetros tanto físicos como computacionales. Estudiamos en detalle cómo los “loops” se ven afectados por la frecuencia de ciclado, “damping” de Gilbert, magnitud y tipo de la anisotropía (cúbica, uniaxial), magnitud del acoplamiento spin-spin, tamaño del sistema y el acoplamiento o no de dinámica de la red de átomos a la dinámica de los spines. Encontramos que la anisotropía, el acoplamiento spin-spin y la dinámica acoplada spin-red tienen poco efecto a las bajas temperaturas simuladas en este trabajo. Sin embargo, la frecuencia del campo externo aplicado y el valor del “damping” de Gilbert tienen un efecto sustancial. Nuestros resultados indican que, una cuidadosa selección de parámetros permite obtener ciclos de histéresis con SLD que muestran un excelente acuerdo con el modelo semi-analítico de Stoner Wohlfarth.