Modelado del Comportamiento Magnético de Sistemas de Nanopartículas Magneticas Interactuantes.

G. P. SARACCO; M. A. BAB; K. A. TAPIA VILLARROEL

Congreso; 103a Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina Buenos Aires, Argentina; 2018

Los sistemas de nanopartículas magnéticas inmersas en matrices poliméricas o semicon-ductoras son objeto de una intensa investigación en nuestros días, gran parte centrada en laemergencia de un comportamiento superparamagnético, cuando su tamaño es reducido pordebajo del cual  ́estas se comportan como monodominios. Actualmente estos sistemas presen-tan una gran variedad de potenciales aplicaciones que van desde dispositivos de almacenajede información y espintrónica a biomedicina. En el  ́ultimo caso, se utilizan para el diagnósti-co  y  el  tratamiento  de  enfermedades  mediante  el  transporte  y  la  liberación  controlada  defármacos.  La  transición  desde  el  estado  donde  los  momentos  magnéticos  de  las  partículasse  encuentran  bloqueados  al  estado  superparamagnético  define  la  temperatura  de  bloqueo.Esta temperatura no es una temperatura de transición en el sentido termodinámico, ya queno solo depende de las propiedades intrínsecas del sistema, sino también de las condicionesexperimentales, como el tiempo de medición y el campo aplicado. Debido a esta dependen-cia y a la gran dispersión en los datos experimentales, los estudios analíticos se complejizan,resultando  de  interés  estudiar  modelos  simplificados  mediante  simulaciones  Monte  Carlo.Este estudio permite tener un control preciso de los parámetros físicos relevantes develandolos  mecanismos  involucrados.  El  modelo  mas  simple  para  estudiar  el  comportamiento  denanopartículas magnéticas es el modelo de Stoner-Wohlfarth (SW). Este modelo considerapartículas con el mismo momento magnético, con anisotropía uniaxial e impedidas de rotar,es  decir,  que  la  relajación  del  sistema  se  da  por  la  inversión  de  su  momento  magnético  através  de  la  barrera  de  energía  definida  por  la  anisotropía  uniaxial  y  el  campo  externo.  Elhamiltoniano del modelo SW, además del término Zeeman de interacción con el campo ex-terno, incluye la energía de anisotropía. En este trabajo hemos extendido el modelo SW a unmodelo estocástico que incorpora fluctuaciones térmicas e interacciones dipolares magnéticas.  Las  simulaciones  Monte  Carlo  permitieron  obtener  los  ciclos  de  histéresis  a  diferentestemperaturas  y  las  curvas  ZFC-FC.  Se  simularon  sistemas  3D  con  distinto   ́angulo  entre  elcampo  magn ́etico  externo  y  el  eje  de  anisotrop ́ıa  ( ́angulo φ),  el  cual  se  fijó  a  lo  largo  decada simulación. Además, se simuló el caso de distribuciones al azar del  ́angulo φ para cadapartícula.  Asimsimo,  se  estudió  la  dependencia  de  los  ciclos  de  histéresis  con  la  densidadde  partículas,  y  en  consecuencia  con  la  intensidad  de  las  interacciones  dipolares.  Los  resul-tados  obtenidos  permitieron  determinar  el  campo  coercitivo  en  función  de  la  temperaturapara diferentes  ́angulos φ y las temperaturas de bloqueo correspondientes. Por otra parte, secomparó la dependencia del campo coercitivo con el  ́angulo φ con los resultados predichosanalíticamente  para  el  caso  de  partículas  no  interactuantes  con φ = 0 y  se  analizaron  losefectos de la densidad de nanopartículas sobre la temperatura de bloqueo