Монте-Карло расчет коэрцитивной силы и фазовых переходов в ансамбле обменно-взаимодействующих стонер-вольфартовских частиц

Abstract

С помощью метода Монте-Карло (МК) изучено намагничивание ансамбля стонер-вольфартовских частиц с межчастичным взаимодействием ферромагнитного типа. Предложена модификация процедуры МК расчета, ускоряющая вычисления. Исследовано намагничивание ансамбля при разных температурах и разных соотношениях величин обменного поля межчастичного взаимодействия и поля одноосной магнитной анизотропии частиц. Показано, что неелевская релаксация оказывает существенное влияние на коэрцитивные свойства ансамбля, если межчастичное обменное поле не превосходит поля анизотропии частиц. Также получено, что при низких температурах коэрцитивные свойства обменно-взаимодействующих стонер-вольфартовских частиц связаны с потерей устойчивости ориентации вектором среднего магнитного момента частиц. При высоких температурах коэрцитивность ансамбля частиц связана с полной потерей устойчивости суперферромагнитного состояния. Проанализированы критические поля и критические температуры ансамбля обменно-связанных стонер-вольфартовских частиц.

За допомогою методу Монте-Карло (МК) вивчено намагнічування ансамблю стонер-вольфартовських частинок з міжчастинковою взаємодією феромагнітного типу. Запропоновано модифікацію процедури МК розрахунку, яка прискорює обчислення. Досліджено намагнічування ансамблю при різних температурах і різних співвідношеннях величин обмінного поля міжчастинкової взаємодії і поля одновісної магнітної анізотропії частинок. Показано, що неєлівська релаксація істотно впливає на коерцитивні властивості ансамблю, якщо міжчастинкове обмінне поле не перевищує поля анізотропії частинок. Також отримано, що при низьких температурах коерцитивні властивості обмінно-взаємодіючих стонервольфартовських частинок пов’язані з втратою стійкості орієнтації вектором середнього магнітного моменту частинок. При високих температурах коерцитивність ансамблю частинок пов’язана з повною втратою стійкості суперферомагнітного стану. Проаналізовано критичні поля і критичні температури ансамблю обмінно-зв’язаних стонер-вольфартовських частинок.

A Monte-Carlo (MC) method is used to study the magnetization of an ensemble of Stoner-Wohlfarth particles with interparticle interactions of a ferromagnetic type. A modification of the procedure for the MC calculation is proposed to speed up the calculations. The magnetization of the ensemble is studied at different temperatures and for different ratios of the exchange field of the interparticle interaction and the uniaxial magnetic anisotropy field of the particles. It is shown that Neel relaxation has a significant influence on the coercive properties of the ensemble if the interparticle exchange field does not exceed the anisotropy field of the particles. It is also found that, at low temperatures, the coercive properties of Stoner-Wohlfarth particles with exchange interactions are related to the loss of stability of the orientation of the average magnetic moment vector of the particles. At high temperatures, the coercivity of the particle ensemble is associated with the complete loss of stability of the superferromagnetic state. The critical fields and critical temperatures for an ensemble of Stoner-Wohlfarth particles with exchange interactions are analyzed.