Estructura magnética de equilibrio de la ferrita de Zn: estudio mediante cálculos ab initio y simulaciones Montecarlo

MELO QUINTERO J J,GOMEZ ALBARRACıN F,ROSALES D,ERRICO L A ,RODRıGUEZ TORRES C

Congreso; 101 RAFA; 2016

Las ferritas (MFe2O4, M: metal de transici´on) son una de las familias de materiales magn´eticos m´as ampliamenteestudiados debido a sus diversas propiedades estructurales y magn´eticas. En las ´ultimas d´ecadas, progresosen t´ecnicas de s´ıntesis han iniciado una nueva oleada de inter´es en ferritas con el fin de mejorar sus propiedadesf´ısicas y expandir sus aplicaciones tecnol´ogicas. Entre estas aplicaciones se puede citar dispositivos de microondasy dispositivos de grabaci´on magn´eticos o magneto-´optica, unidades de almacenamiento, electrodos de bater´ıas,supercapacitores, etc. M´as recientemente, las ferritas han surgido como una alternativa muy interesante para suposible aplicaci´on en espintr´onica.Las ferritas cristalizan en una estructura c´ubica centrada en las caras con empaquetamiento compacto yocho f´ormulas unidad en la celda. Este tipo de sistemas se caracteriza por su arreglo at´omico, caracterizado pordos sitios para los cationes, los llamados sitios A que presentan una coordinaci´on tetraedral de ox´ıgenos y lossitios B (coordinaci´on octaedral por 6 ´atomos de ox´ıgeno). En la ferrita de Zn (ZnFe2O4) los Zn2+ ocupansitios A y los Fe3+ sitios B. Los sitios Fe3+ en esta estructura est´an localizados en los v´ertices de un tetraedrode hierros y cada v´ertice del tetraedro es compartido por dos tetraedros. La estructura que forman los ionesmagn´eticos es similar a la que presentan varios sistemas pirocloros en los que se sabe hay frustraci´on geom´etricatridimensional dando como resultado estados base poco usuales como vidrios de esp´ın, hielos de esp´ın, etc. Laferrita de Zn es un antiferromagneto con una temperatura de Neel del orden de los 10.5 K. Sin embargo en basea medidas de susceptibilidad magn´etica y difracci´on de neutrones se ha observado un orden de corto alcance conuna temperatura de Curie-Weiss del orden de 100 K. Sobre la estructura magn´etica de equilibrio de la ferritade Zn se han reportado resultados contradictorios por lo que su configuraci´on de equilibrio es a´un motivo dedebate [referencias]. En este trabajo se presentar´an los resultados preliminares de un estudio conjunto basado enc´alculos por primeros principios y simulaciones Monte Carlo Metropolis cuyo objetivo fue obtener la configuraci´onmagn´etica de equilibrio de la ferrita de Zn. Mediante los c´alculos basados en primeros principios se determinaronlas constantes de intercambio de primeros, segundos y terceros vecinos. Se realizaron simulaciones de Montecarlopara un sistema de espines cl´asicos (Heisenberg) tomando como punto de partida las constantes de intercambioobtenidas. Primeramente, se estudi´o la curva de susceptibilidad magn´etica, para ser contrastada con medidasexperimentales realizadas sobre muestras monocristalinas publicadas en la literatura [referencias]. En una segundaetapa, se explorar´an los posibles ´ordenes magn´eticos a bajas temperaturas seg´un las constantes de intercambiopropuestas.