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Single ion anisotropy effects on a ferrimagnetic integer-spins system
Efectos de anisotropía de ion simple sobre un sistema ferrimagnético de espines enteros
Autor
De La Espriella Vélez, Nicolás
Madera Yances, Julio
Burgos, Rhonald
Institución
Resumen
The objective of this research is to analyze the thermomagnetic effects of an external magnetic field (h) and single ion anisotropies (D1, D2) on a ferrimagnetic system of alternating S = 1 and σ = 2 spins on a square lattice. The methodological analysis is done by means of phase diagrams of the magnetization, susceptibility and specific heat of the system, using computational simulations with Monte Carlo techniques and thermal bath type algorithms with periodic boundary conditions. Two ferrimagnetic models are considered: One with couplings between ions to first neighbors (S↔σ) and interactions of crystal (D1, D2) and external magnetic (h) fields, which describe the model J1 - D1 - D2 - h (D2 varies) and the second, with second-neighbor interactions for σ-type ions ) and crystal field interactions (D1, D2) through the model J1 - J3 - D1 - D2 (D1 varies). Critical temperatures, first order phase transitions and compensation temperatures are found. We note a strong relationship between the critical temperature and the anisotropy fields. Finally, non-critical peaks are observed at low temperatures due to spin rearrangement in the sublattices, a direct consequence of the crystal fields given in the Hamiltonian. El objetivo de esta investigación es analizar los efectos termomagnéticos de un campo magnético externo (h) y de las anisotropías de ion simple (D1, D2) sobre un sistema ferrimagnético de espines y alternados sobre una red cuadrada. El análisis metodológico se hace mediante diagramas de fase de la magnetización, la susceptibilidad y el calor específico del sistema, utilizando simulaciones computacionales con técnicas Monte Carlo y algoritmos tipo baño térmico con condiciones de borde periódicas. Se consideran dos modelos ferrimagnéticos: Uno con acoplamientos entre iones a primeros vecinos () e interacciones de campos cristalinos (D1, D2) y magnético externo (h), los cuales describen el modelo J1 – D1 – D2 – h (D2 varía) y el segundo, con interacciones a segundos vecinos para los iones tipo ) e interacciones de campos cristalinos (D1, D2) a través del modelo J1 – J3 – D1 – D2 (D1 varía). Se hallan temperaturas críticas, transiciones de fase de primer orden y temperaturas de compensación. Notamos una fuerte relación entre la temperatura crítica y los campos de anisotropía. Finalmente, se observan a bajas temperaturas picos no críticos debido al reordenamiento de los espines en las subredes, consecuencia directa de los campos cristalinos dados en el Hamiltoniano.