来自自自旋网动力学模拟的Ni纳米粒子的大小依赖的基里温度
Gonzalo Dos Santos1, Herbert M Urbassek2, Eduardo M Bringa1,3
1CONICET and Facultad de Ingeniería, Universidad de Mendoza, 5500, Mendoza, Argentina.
Scientific reports
|September 24, 2024
概括
旋转晶格动力学模拟显示,纳米粒子 (Ni NPs) 仍然具有铁磁性. 它们的基里温度随着大小的增加而下降,与实验保持一致,并受到表面乱的影响.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 计算物理 计算物理
背景情况:
- 纳米粒子 (NiNP) 呈现出独特的磁性,受大小和表面效应的影响.
- 了解Ni NPs的基里温度 (Tc) 对于它们在磁器件中的应用至关重要.
- 对于Ni NPs的磁性行为,实验结果往往与理论模型存在差异.
研究的目的:
- 通过自旋格子动力学 (SLD) 模拟来研究Ni NPs的磁性特性.
- 确定Ni NPs的基里温度 (Tc) 和磁矩,作为它们的直径 (D) 的函数.
- 通过完善模拟参数和模型,使模拟结果与实验数据相协调.
主要方法:
- 使用旋转格子动力学 (SLD) 模拟来建模Ni NPs.
- 交换相互作用与ab-initio结果相匹配.
- 考虑使用核心外模型来考虑磁矩的表面效应.
- 使用有限尺寸缩放模型来描述Tc与NP大小的减少.
主要成果:
- 模拟显示,Ni NPs的铁磁性保持在~500个原子.
- 计算的基里温度 (Tc) 略低于实验值,需要25%的交换能量增加以获得定量协议.
- 平均磁矩小于实验值,由核心外模型解决.
- 观察到Tc与NP直径 (D) 的下降,与实验一致,但不如一些理论预测那么明显.
- 发现表面障碍显著影响过渡温度,特别是在较小的NP中.
结论:
- 用调整的交换能和核心外模型进行的SLD模拟,可以定量复制Ni NP的实验磁性.
- 这项研究证实了Ni NPs中基里温度的大小依赖的下降,受表面障碍的影响.
- 有限尺寸缩放模型有效地描述了观察到的Tc趋势,临界指数取决于模拟参数.
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