MODELADO NUMERICO DEL COMPORTAMIENTO MAGNETICO DE SISTEMAS DE NANOPARTÍCULAS MONODOMINIO INTERACTUANTES

K. A. TAPIA VILLARROEL; BAB, MARISA ALEJANDRA; G P SARACCO

Buenos Aires

Congreso; 103 Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2018

Asociación Física Argentina

Los sistemas de nanopartículas magnéticas inmersas en matrices poliméricas o semiconductoras son objeto de una intensa investigación en nuestros das, gran parte centrada en la emergencia de un comportamiento súper-paramagnetico, cuando su tamaño es reducido por debajo del cual estas se comportan como monodominios. Actualmente estos sistemas presentan una gran variedad de potenciales aplicaciones que van desde dispositivos de almacenaje de información y espintrónica a biomedicina. En el ultimo caso, se utilizan para el diagnostico y el tratamiento de enfermedades mediante el transporte y la liberación controlada de fármacos. La transición desde el estado donde los momentos magnéticos de las partículas se encuentran bloqueados al estado superparamagnetico define la temperatura de bloqueo. Esta temperatura no es una temperatura de transición en el sentido termodinámico, ya que no solo depende de las propiedades intrínsecas del sistema, sino también de las condiciones experimentales, como el tiempo de medición y el campo aplicado. Debido a esta dependencia 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 de nanopartículas magnéticas es el modelo de Stoner-Wohlfarth (SW). Este modelo considera partículas 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. El hamiltoniano del modelo SW, además del termino Zeeman de interacción con el campo externo, incluye la energía de anisotropía. En este trabajo hemos extendido el modelo SW a un modelo estocástico que incorpora fluctuaciones térmicas e interacciones dipolares magnéticas. Las simulaciones Monte Carlo permitieron obtener los ciclos de histéresis a diferentes temperaturas y las curvas ZFC-FC. Se simularon sistemas 3D con distinto ángulo entre el campo magnético externo y el eje de anisotropía (ángulo ´), el cual se jo a lo largo de cada simulación. Además, se simulo el caso de distribuciones al azar del ángulo ´ para cadapartícula. Asimismo, se estudio la dependencia de los ciclos de histéresis con la densidad de partículas, y en consecuencia con la intensidad de las interacciones dipolares. Los resultados obtenidos permitieron determinar el campo coercitivo en función de la temperatura para diferentes ángulos $phi$ y las temperaturas de bloqueo correspondientes. Por otra parte, se comparo la dependencia del campo coercitivo con el ángulo $phi$ con los resultados predichos analíticamente para el caso de partículas no interactuantes con $phi$ = 0 y se analizaron los efectos de la densidad de nanopartículas sobre la temperatura de bloqueo.