Influencia de las interacciones dipolares en el comportamiento de nanopartículas magnéticas

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

Encuentro; XVIII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados Nano 2018; 2018

Los sistemas de nanopartículas magnéticas inmersas en matrices nomagnéticas son objeto de una intensa investigación tantoexperimental como teórica, en parte debida a sus aplicaciones endispositivos electrónicos, biomedicina, saneamiento de aguas, etc[1,2] . Más allá de las aplicaciones tecnológicas, el regimensuperparamagnetico que exhiben como consecuencia de su tamaño llevaa que la relajación tenga lugar por rotación coherente de dominios,reviste un importante interés teórico [3,4]. Sin embargo, debido aque su comportamiento magnético està fuertemente influenciado tantopor parámetros intrínsecos (ej. estructura cristalina, tamaño,forma, medio en que se encuentran, interacciones); como porparámetros extrínsecos (tiempo de medida y el campo magnéticoaplicado), se dificulta establecer modelos teóricos solublesanalíticamente. De esta forma, cobran interés las simulacionesMonte Carlo, ya que permiten estudiar modelos microscópicoscontrolando en forma precisa los parámetros físicos relevantes [5].En este trabajo estudiamos sistemáticamente unmodelo simplificado tridimensional, donde se consideran Nnanopartículas magnéticas monodominio, de volumen V,magnetización de saturación y momento magnético ;caracterizadas por una anisotropía uniaxial y dispersas al azar en una matriz no magnética cúbica que lesimpide rotar físicamente. Esto último establece que el mecanismo derelajación corresponda a la relajación de Neel [3]. El modeloincluye además interacciones dipolares entre partículas yfluctuaciones térmicas. La energía de cada partícula se puede expresar:donde es el campo magnético aplicado y la distancia entre partículas [6].Con el objetivo de caracterizar los efectos de la interaccionesdipolares se simularon los ciclos de histéresis para sistemas denanopartículas esféricas de Fe con diámetro=75nm, =4.5 104 J/m, y =1.7 106A/m. Se midió la componente de lamagnetización en la dirección del campo magnético para distintastemperaturas, densidades de partículas y orientaciones relativasentre el campo magnético y el eje de anisotropía, incluyendo elcaso de orientación al azar. Como condición paradefinir los tiempos de simulación se considero que el comportamientomagnético del modelo deber ser consistente con el modelo deStoner-Wohlfarth [7] para el caso limite de bajas densidades. Los resultantes campos coercitivos y magnetizaciones de saturacióndel sistema serán comparados con aquellos obtenidos para el modelono interactuante basado en el modelo deStoner-Wohlfarth con fluctuaciones térmicas. De este modo, sediscutirán las desviaciones introducidas por las interaccionesdipolares tanto respecto a los resultados de simulaciones como apredicciones analíticas[8].[1] Herzer, G., et al. (2005). J. Magn. Magn.Mater., 292, 252-66. [2] Skumryev, V. et al. (2003). Nature, 423,850-53.[3] Serantes, D. and Baldomir, D. (2012). Op.Surf. Sci. J., 4, 71-84.[4] Knobel, M., et al. (2008). Nanosci.Nanotechnol. 8, 2836-57.[5] Newman, M. E., and Barkema, J. (2002). MonteCarlo Method in Statistical Physics, Oxford University Press.[6] García Otero, J., Porto, M., Rivas, J., andaBunde, A. (2000). Phys. Rev. Lett. 84, 167-170.[7] Stoner, E. C., and Wohlfarth, E. P. (1948).Phylos. Trans. R. Soc. London, Sec. A, 240, 599.[8] García Otero, J., García Batista, A. J., andRivas, J. (1998), J. Magn. Magn. Mat. 189, 377-383.p { margin-bottom: 0.25cm; direction: ltr; line-height: 120%; text-align: left; }p.western { }p.cjk { }p.ctl { }