Magnetismo em sistemas de tamanho finito

Abstract

Estudamos as propriedades magnéticas de sistemas finitos, em particular, de pequenas partículas formadas por um reduzido número de momentos magnéticos. Consideramos modelos simplificados onde os spins podem ser representados por variáveis de Ising ou contínuas. No caso em que as variáveis de spin são discretas, os modelos foram estudados em redes bidimensionais com simetria hexagonal. Para uma partícula cujos spins se acoplam antiferromagneticamente em seu núcleo, mostramos que as curvas de histerese e as suas correspondentes assimetrias devem ser atribuídas a uma desordem magnética do tipo vidro de spin na superfície da partícula. Mostramos ainda que para uma partícula ferrimagnética, formada por camadas alternadas de spins de Ising =1/2 e S=1 numa rede hexagonal, o ponto de compensação ocorre somente se o acoplamento entre os spins for ferromagnético. Para spins contínuos, modelos de Heisenberg clássicos, tanto ferro- quanto antiferromagnéticos, foram estudados em três dimensões, em função da temperatura, da anisotropia uniaxial e do campo magnético. Particularmente, no caso de interações antiferromagnéticas, determinamos o diagrama de fases do sistema no plano campo magnético versus temperatura, nos casos em que o campo é paralelo ou perpendicular ao eixo de fácil magnetização da partícula. Os campos de transição e suas dependências na temperatura foram determinados em função do diâmetro da partícula considerada. Em todos os estudos realizados neste trabalho utilizamos sistematicamente simulações de Monte Carlo e aproximações de campo médio.