Monte Carlo simulation of the structural and magnetic properties of nanoparticle aggregates

Abstract

Ce travail est une étude théorique par la méthode de Monte Carlo Metropolis (MCM) de nanoparticules (NPs) ferromagnétiques individuelles ou agrégées, sujettes à un comportement supermagnétique. La méthode MCM est utilisée pour décrire des propriétés à l équilibre, mais la séquence d états par lesquels passe le système dans la simulation avant d atteindre l équilibre ressemble beaucoup aux processus cinétiques réels. Cela s avère être un moyen efficace d étudier des phénomènes hors-équilibre dans les nanosystèmes magnétiques. Après construction de modèles d agrégats multi-particules et rappel de leurs propriétés magnétiques dans l état fondamental, le problème de la relaxation libre du moment magnétique est abordé. La quantification temporelle de la méthode MCM proposée par Nowak et al. est ici modifiée de façon à introduire explicitement l anisotropie magnétique des NPs. La même approche est ensuite utilisée pour décrire la relaxation superparamagnétique d une NP sous un champ bias constant. Finalement la méthode MCM est appliquée à un processus hautement hors-équilibre, l hystérésis magnétique dynamique d une NP sous un fort champ alternatif. Les résultats MCM sont comparés aux solutions exactes de l équation cinétique de Brown. D une part les simulations MCM sont capables de très bien reproduire les dépendances exactes de l aimantation de l ensemble de NPs, d autre part dans le cas de l hystérésis dynamique la simulation MCM obéit à une règle spécifique. Quand on simule un cycle par une série de pas de champs avec un nombre d itérations MCM à chaque pas, chacun de ces deux facteurs peut être choisi arbitrairement tant que leur produit est gardé contantPARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF