Efecto de la región interfacial en el comportamiento magnético de nanoestructuras core/shell

Abstract

En el presente trabajo se realizó un estudio computacional de la influencia de la región interfacial en las propiedades magnéticas de nanoestructuras core/shell. Con esto en mente, se desarrolló una metodología para la construcción de las muestras y la simulación de las propiedades magnéticas empleando el método Monte Carlo con dinámica de Metropolis. Además, se introdujo un nuevo algoritmo para el muestreo óptimo del espacio de fases en simulaciones Monte Carlo de sistemas de espines tipo Heisenberg. Mediante pruebas computacionales, se demostró la eficiencia de este nuevo algoritmo sobre algunos de los algoritmos existentes y más empleados por la comunidad científica. Con el fin de comprender la influencia de la región interfacial sobre las propiedades magnéticas, se propusieron tres maneras diferentes de estudiar la influencia de la misma. La primera consiste en estudiar el efecto de la constante de intercambio en la interfaz core/shell en las propiedades críticas e histeréticas. La segunda aproximación consiste en variar el tamaño del core y, de esta forma, alterar el volumen de la interfaz. Por último, se estudió la influencia de diferentes formas del core, que varían de octahedros a esferas y de esferas a cubos, sobre los ciclos de histéresis. Los resultados permitieron concluir que existe una fuerte relación entre la región interfacial y las propiedades histeréticas. Además, se encontró que, en general, la nanopartícula con core en forma de octahedro presenta el mayor campo bias debido a que la interfaz del shell está completamente descompensada. (Texto tomado de la fuente)

In the present work, it was carried out a computational study of the influence of the interfacial region on the magnetic properties of core/shell nanostructures. With this in mind, it was developed a methodology for the sample building process and the simulation of the magnetic properties using the Monte Carlo method based on the Metropolis algorithm. Furthermore, a new algorithm was introduced in order to make an optimal sampling of phase space in Monte Carlo simulations of Heisenberg-type spin systems. Through computational simulations, the efficiency of this new algorithm was tested over some of the most used algorithms by the scientific community. In order to understand the influence of the interfacial region on the magnetic properties, three different approaches were proposed. The first approach consisted in studying the effect of the exchange interaction constant within the ions in the core/shell interface on the critical and hysteretical properties. The second approach consisted in varying the core size and, in this way, altering the volume of the interfacial region. Finally, it was studied the influence of the core shape, which was set ranging from octahedrical to spherical shapes, and from spherical to cubical shapes, on the hysteresis cycles. The obtained results allowed to conclude that there exists a strong relationship between the interfacial region and the hysteretical properties. Furthermore, it was found that, in general, the nanoparticle with octahedral-shaped core has the largest bias field due to the fact that, the shell interface in this case, is completely uncompensated