Orden magnético en la ferrita de Zn. Una respuesta a partir de métodos de primeros principios, un modelo de espines clásico y simulaciones Montecarlo

J. J. MELO QUINTERO; D. ROSALES; F. GÓMEZ ALBARRACÍN; M. MATERA; C. E. RODRÍGUEZ TORRES; L. A. ERRICO

La Plata

Conferencia; 102 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2017

Asociacion Fisica Argentina - Deto de Física UNLP

Seleccionado para su presentación en forma oral por la División Materia Condensada.Las espinelas comprenden un grupo muy importante de compuestos con una ampliavariedad de propiedades. Las espinelas cristalizan en una estructura cubica centradaen las caras con empaquetamiento compacto y se caracterizan por su arregloatomico de dos sitios para los cationes: sitios A (coordinacion tetraedral de oxgeno) ysitios B (coordinacion octaedrica de oxgeno). Se pueden distinguir dos tipos basicosde espinelas, las normales y las invertidas. En el primer caso, los iones M ocupan elsitio A y los X el sitio B. Las espinelas invertidas se describen por la formula XMXO4.En este caso los iones M y X ocupan los sitios B en igual proporcion. Existen tambiencasos de inversion parcial.Dentro del conjunto de espinelas, las ferritas (MFe2O4) son una de las familias demateriales magneticos mas ampliamente estudiados debido al interes tanto basicocomo aplicado que despiertan. En particular, la ferrita de Zn (ZnFe2O4, ZFO) essemiconductora con un gap del orden de 2 eV y es un material paramagnetico quepresenta acoplamiento antiferromagnetico para temperaturas menores a 10.5 K. Estrictamente, la ZFO normal es un sistema frustrado y el orden magnetico no se lograaun a temperaturas tan bajas como 1.5 K. El acoplamiento magnetico en estos sistemases de superintercambio entre los cationes metalicos va los atomos de oxgenode la estructura dando como resultado acoplamientos A-O-A, B-O-B y A-O-B (A yB representan los sitios estructurales). En el caso particular de ZFO volumetrica ynormal se presentan solo interacciones B-O-B ya que los atomos de Zn no presentanpolarizacion de espn. Este acoplamiento entre Fe es muy debil, como lo reeja labaja temperatura de orden. Resultados experimentales muestran que las propiedadesmagneticas de las ferritas y de ZFO en particular dependen de la distribucion decationes en la red. Dependiendo del metodo de preparacion y cuando el tama~no departcula es reducido a la nanoescala, se ha encontrado que se favorece la inversioncationica, dando lugar a interacciones A-O-B, las cuales son mucho ms fuertes que laB-O-B, favoreciendo as la interaccion magnetica.A n de estudiar en profundidad el orden magnetico de ZFO y como depende el mismode defectos como inversion cationica, presentamos un estudio basado en calculos deprimeros principios y simulaciones Monte Carlo Metropolis cuyo objetivo fue obtenerla conguracion magnetica de equilibrio de la ferrita de Zn. Mediante los calculosbasados en primeros principios se determinaron las constantes de intercambio en elmarco de un sistema de espines clasicos (Heisenberg) hasta quintos vecinos. A partirde las constantes de intercambio obtenidas, se realizaron simulaciones de Monte Carloy se obtuvieron las curvas de susceptibilidad, las cuales son comparadas con resultadosexperimentales reportados en la literatura. Presentamos las caractersticas delos ordenes a baja temperatura obtenidos con los diferentes acoplamientos propuestosy una metodologa para obtener los valores de las constantes de acoplamiento.Nuestros resultados se comparan con modelos de moleculas de espn para el estadofundamental de ZFO a bajas temperaturas propuestos en la literatura.