Estudo de nanopartículas magnéticas através de simulações computacionais

Abstract

Nesta Tese investigamos as propriedades magnéticas de sistemas formados por nanopartículas magnéticas que apresentam um único domínio. Estudamos os possíveis tipos de ordenamento magnético em redes planares, especialmente nas redes quadrada e triangular. Mostramos a relevância das interações dipolares nos tipos de ordenamento obtidos bem como a influência das condições de contorno utilizadas. Consideramos ainda outros tipos de anisotropia, particularmente as anisotropias de campo cristalino com simetrias cúbicas e uniaxiais. Devido às dificuldades analíticas no tratamento dessas interações, utilizamos simulações de Monte Carlo em conjunto com o algoritmo de Metropolis. Entre os problemas estudados nesta Tese destacamos o comportamento reentrante da temperatura de bloqueio, e fenômenos de relaxação magnética associados à distribuição das barreiras de energia. Também analisamos a rotação dos eixos de anisotropia provocado pela presença de um campo magnético externo durante o processo de congelamento do sistema. Em todos os estudos realizados procuramos comparar nossos resultados com medidas experimentais realizadas recentemente.<br>

Abstract : In this Thesis we investigate the magnetic properties of magnetic nanoparticles systems that present a single domain. We study the possible types of magnetic ordering in planar lattices, specially in the square and triangular lattices. We show the importance of the magnetic dipolar interactions on the types of ordering as well as the effects of the boundary conditions. We also consider other types of anisotropy, particularly the magnetocrystalline anisotropies with cubic and uniaxial symmetries. Due to analytical dificulties to treat these magnetic interactions, we employ Monte Carlo simulations together with the Metropolis algorithim. Among the problems studied in this Thesis we focus the reentrant behavior of the blocking temperature, and magnetic relaxation phenomena related to the energy barrier distribution of nanoparticles. We also consider the rotation of the anisotropy axes due to the presence of an external magnetic field during the freezing process of the system. In all these studies we compared our results based on simulations with recent experimental measurements.