Estudio Monte Carlo del Comportamiento Magnético de Sistemas de Nanopartículas Monodominio Interactuantes

KELIN TAPIA VILLARROEL; G P SARACCO; BAB, MARISA ALEJANDRA

San Luis

Congreso; XVII Congrego Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada 2019; 2019

UNLS

Los sistemas de nanopartículas magnéticas inmersas en matrices poliméricas o geles son objeto de un gran interés  en los últimos tiempos. Cuando el tamaño de las partículas es reducido por debajo de un tamaño crítico, se comportan como monodominios y emerge un comportamiento superparamagnético. Estos sistemas presentan una importante variedad de potenciales aplicaciones que van desde el almacenamiento de información a biomedicina. En el último caso, se utilizan para el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades mediante el transporte y la liberación controlada de fármacos. La anisotropía magnética de las nanopartículas es la que origina el fenómeno de bloque en sus momentos, el cual está caracterizado por una temperatura de bloque a partir de la cual ocurre la transición al estado superparamagnético. Esta temperatura no es una temperatura de transición en el sentido termodinámico, ya que no solo depende de laspropiedades intrínsecas del sistema, sino también de las condiciones experimentales, como ser el tiempo de medición por ejemplo. El caso de nanopartículas con anisotropía uniaxial ha sido modelado por el hamiltoniano de Stoner-Wohlfarth (SW) que incluye al término Zeeman y la energía de anisotropía.. Este considera partículas con el mismo momento magnético, impedidasde rotar, es decir, que el proceso de relajación se da por la inversión del momento magnético a través de la barrera de energía definida por la anisotropía y el campo externo. Mediante simulaciones Monte Carlo es posible incorporar fluctuaciones térmicas e interacciones dipolares magnéticas, ejerciendo un control preciso de los parámetros físicos relevantes y develando los mecanismos involucrados.Nuestras simulaciones, utilizando tasas de transición de Metrópolis y restricciones de ángulo sólido, permitieron obtener los ciclos de histéresis a diferentes temperaturas, así como también estudiar la influencia de las interacciones dipolares en el campo coercitivo y la temperatura de bloqueo. Los sistemas estudiados están compuestos por nanopartículas de hierro con diámetro D = 7.5nm,dispuestas en posiciones aleatorias dentro de una caja cúbica del lado L = nD (con n = 100,50, 25, 18 y 12). A partir de los ciclos de histéresis, el campo coercitivo y la magnetización de saturación se obtuvieron en función de la densidad de partículas, la temperatura y el ángulo entre el eje de anisotropía y el campo externo. Nuestros hallazgos verifican que el campo coercitivo disminuye con la temperatura y el ángulo, y además indican que aumenta con la densidad a altas temperaturas. Para obtener la temperatura de bloqueo se propuso una forma funcional para el campo coercitivo en función de la temperatura, basada en la correspondiente para el caso no interactuante. De esta manera, se concluyó que la temperatura de bloqueo aumenta con la densidad y, en consecuencia, con la intensidad de las interacciones dipolares.