Propriedades magnéticas de sistemas de nanopartículas de domínio único

Abstract

Neste trabalho investigamos o comportamento da magnetização de um sistema de nanopartí- culas magnéticas de domínio único sob a influência de interações dipolares com anisotropia magnetocristalina a temperatura finita. Para tal, aplicamos o formalismo do micromagnetismo, desenvolvido por Brown, para o tratamento estocástico da equação de Landau-Lifshitz-Gilbert. Esta abordagem se baseia na integração das equações diferenciais que regem o movimento dos momentos magnéticos individuais das nanopartículas. Inicialmente realizamos simulações de um sistema bidimensional de nanopartículas esféricas com anisotropias uniaxial e cúbica com interação de longo alcance. Investigamos os efeitos da competição entre as energias de anisotropia e magnetostática sobre a temperatura de bloqueio e nas barreiras de energia deste sistema. Em seguida, aplicamos este mesmo formalismo e procedimentos no estudo de um sistema particular de nanopartículas, denominado de perovskitas; utilizamos um grupo de perovskitas de óxido de manganês, La 0.67 Ca 0.33 MnO 3 . Consideramos estas perovskitas dispostas em uma cadeia linear, onde a distâncias médias entre partículas vizinhas pode variar. Além disso, levamos em conta a dependência térmica dos parâmetros característicos desse material, como a constante de anisotropia e magnetização de saturação. A influência da interação dipolar sobre a temperatura de bloqueio, relaxação magnética e campo coercivo também são estudadas.

Abstract: In this work we investigate the behavior of the magnetization of a system composed by single- domain magnetic nanoparticles under the influence of dipole-dipole interaction with uniaxial and cubic magnetocrystalline anisotropy at finite temperature. For this aim we employ the micromagnetic approach developed by Brown to deal with the Landau-Lifshitz-Gilbert stochastic equation. The approach is based on the integration of the differential equations which rules the motion of the individual magnetic moments of the nanoparticles. Firstly we perform simulations of a bidimensional system of spherical nanoparticles with both cubic and uniaxial anisotropy interacting each other via long range interaction. The effects of the competition between anisotropy and magnetostatic energies over the blocking temperature as well as over the distribution of the energy barrier of the system is studied. Next, we carried out the same formalism and the same procedures in the study of a particular system made of perovskites. We use manganese perovskite oxide, La 0.67 Ca 0.33 MnO 3 . We consider a linear chain of perovskites whose mean distances between each particle is allowed to vary. Further, we take into account the thermal dependence of the characteristic parameters of this material, as anisotropy constant and saturation magnetization. The influence of the dipole-dipole interaction on the blocking temperature, on the magnetic relaxation and also coercive field is also studied.