Teraflop 73 - Novembre - cesca

interès creixent en la física dels
sistemes de partícules magnètiques
petites, per a la necessitat d’enginyar
materials a fi d’augmentar la densitat
d’emmagatzematge digital. Actualment,
la mida típica es troba en l’escala
del nanòmetre i estem fregant els límits
físics per la mínima unitat de gravació.
Aquesta progressiva miniaturització s’ha
de dur a terme intentant evitar la desmagnetització
induïda per efectes tèrmics,
efectes de superfície i per la interacció
entre partícules, temàtiques en les
quals s’han centrat gran part dels estudis
actuals.
El treball del grup s’ha dedicat a dos
dels punts que són objecte de recent controvèrsia
en els resultats experimentals:
1) Els efectes col·lectius de les interaccions
dipolars entre les partícules en la
pèrdua de magnetització dels materials.
Cap
Amílcar Labarta
Integrants
Ò. Iglesias
Període
1996-2003
Nombre de publicacions
14
Hores usades (1%)
N/V: 777 h
IBM: 18.930 h
• “Role of Surface Disorder on the Magnetic
Properties and Hysteresis of Nanoparticles”.
Physica B (en publicació) (2003).
• “Effects of the Magnetic Field on the Relaxation
of Small Particle Systems”.
J. Comp. Mater. Science 25, 577 (2002).
PUBLICACIONS En els últims anys, hi ha hagut un
Física
Dinàmica de la relaxació en sistemes
magnètics continus amb interacció
“Les simulacions Monte Carlo permeten estudiar com l’estructura microscòpica
dels materials magnètics i les interaccions entre els seus constituents
afecten les seves propietats magnètiques anòmales degudes a la
seva grandària nanomètrica”
2) Els efectes de dimensió finita i de superfície
en les propietats magnètiques
de partícules nanomètriques individuals.
El mètode computacional utilitzat està
basat en el mètode de Monte Carlo amb
l’algorisme de Metropolis per al càlcul
de les probabilitats de transició dels espins,
que resulta especialment adequat
per l’estudi de les propietats dinàmiques
de la majoria de sistemes físics.
El treball més recent s’ha centrat en
el segon punt mencionat prèviament. Per
això, hem dut a terme simulacions de les
propietats magnètiques de partícules
esfèriques de maghemita (γ-Fe2O3) de
diàmetres compresos entre els 2-10 nm.
Els àtoms, situats en la xarxa tipus espinel·la
del material real, són modelats per
espins clàssics amb interaccions ferrimagnètiques.
En una primera fase de l’estudi
hem considerat espins de tipus Ising per
estudiar els efectes de grandària finita
en les propietats d’equilibri, en la temperatura
de transició i en la calor específica.
També s’han calculat corbes de
magnetització i cicles d’histèresi a diferents
temperatures que reprodueixen
qualitativament els resultats experimentals.
La visualització de les configuracions
dels espins en diferents estats
magnètics, permet discernir el paper
que juguen els espins superficials en els
processos de desmagnetització a través
del desordre induït per la pèrdua de simetria
a la superfície.
En els treballs més recents, en
canvi, hem estès l’anterior model per a
espins tipus Heisenberg per tal d’estu-
• “Magnetic Field Scaling of Relaxation curves
in Small Particle Systems”.
J. Appl. Phys. 91, 4409 (2002).
• “Finite-Size and Surface Effects in Maghemite
Nanoparticles: Monte Carlo Simulations”.
Phys. Rev. B 63, 184416, 01 May 2001,
Configuració d’equilibri d’una partícula esfèrica
de maghemita de 3 nm de diàmetre per un valor
de l’anisotropia de superfície K_S =100.
diar efectes associats a l’anisotropia de
superfície, deguda al trencament de la
simetria translacional de la xarxa cristal·lina
a la frontera de la partícula.
Els resultats de les simulacions permeten
veure un canvi en l’ordenament
magnètic de les partícules, que, a mesura
que augmenta l’anisotropia superficial
respecte la del material massiu, presenta
estructures d’espins eriçats en la direcció
radial (vegeu figura).
A través de la simulació de cicles
d’histèresi, hem observat també que la
formació d’aquestes estructures és la
responsable d’un canvi en el mecanisme
d’inversió de la magnetització de les partícules,
un fet d’important conseqüències
en les aplicacions tecnològiques del materials
magnètic nanoestructurats. ■
(2001).
• “Monte Carlo Study of the Finite Size Effects
on the Magnetization of Maghemite Small
Particles”. J. Appl. Phys. 89, 7597, (2001).