纳米磁性颗粒的磁相变研究

第14卷第2期2019年6月

Vol14No.2

JunD2019贵阳学院学报(自然科学版)(季刊)

JOURNAL OF GUIYANG UNIVERSITY Natural Sciences(Quarterly)

纳米磁性颗粒的磁相变研究

沈双娟，蒋丽钦*

（福建师范大学物理与能源学院，福建福州350007）

摘要：利用Monte Carle模拟方法研究了具用相互竞争的近邻与次近邻交换耦合作用的Heisenbery体心立方晶格结构纳米颗粒的磁性质。模拟结果表明，当考虑次近邻交换作用时，系统的磁相图变得更加复杂，出现了三类不同的磁有序：铁磁序（F）、第一类反铁磁序（AF1）及第二类反铁磁序（AF2）。利用不同的序参量来表征不同的磁有序，给出了颗粒尺寸、各向异性的大小等对铁磁或反铁磁颗粒的相变行为的影响。模拟结果与实验结果一致。

关键词：Monte Carle模拟；磁相变；磁性颗粒

中图分类号：O482.5文献标识码：A文章编号：1673-6125（2019）02-0098-02

MagneincsiaieandphaseiransninonofNanoparincle

SHEN Shuang-juan,JIANG Li-qdi

(College of Physics and Energy,Fujian Normai University,Fujian Fuzhou350007,China)

Abstract:Based on Monte Carlo siniulation,the maanetic properties of Heisenbery body-centered cubic structure with exchange coupling of competing nearest neighbor and next-nearest neighbor are studied.Three kinds of antiferromaa-neiicoadea(AF1and AF2)and aoe a omagneiic(F)oadeahaeebeen paedicied ioexisiin Magneiicphasediagaam oo the system..The effects of particle size and anisotropy on the magnetization and phase change behavior of ferromaanetio or antiferromagnetic particles are given.The simulaVon results are consistent with the experimenml facts.

Key words：Monte Carlo siniulation,Transition phase,Antiferromaanetio particle

1理论与模型

纳米磁性颗粒由于其具有广泛的应用前景,吸引着越来越多的理论和实验科学家的关注UT'特别是对于具有近邻（NN）耦合和次近邻（NNN）耦合的小尺寸反铁磁粒子,存在着复杂的基态结构。一般来说,对于小的反铁磁粒子，低温下每个亚晶格的自旋数不同，这可能是导致反铁磁粒子中出现小永磁或弱铁磁的原因。而对于反铁磁粒子中的磁矩早在19世纪50年代就已经被观测到，然而它们的起源并不清楚。本文采用蒙特卡罗方法对BCC晶格上的小海森堡粒子进行数值模拟计,铁磁和反铁磁的磁性能,造了表征不同有序相的合适的有序参数，推导并讨论了包括有限尺寸和各向异性效应在内的多种相图。

在蒙特卡洛模拟计算中,具有体心立方晶格结构的磁性颗粒，其Heisenberg模型系统的哈密顿量可表示为：

y=-,j R,*N-8）2（1）

NN"丿NNN，丿'

其中厶八J2分别为近邻原子自旋间和次近邻原子自旋间的交换耦合作用常数,假定近邻和次近邻的交换作用相同侧儿=JJ2=J当丿或J为正数时表示铁磁性交换相互作用，相应的当其为负数时表示反铁磁性交换相互作用。令3=j/j,在

收稿日期:2019-03-20

基金项目:福建省教育厅基金项目：“复合磁性多层膜中交换偏置效应的研究”（项目编号JA13075）;福建省教育厅基金项目：“铁磁反铁磁颗粒交换偏置效应的研究”（项目编号JAT170120）°

作者简介:沈双娟（1981-），女，福建莆田人，实验师、硕士’主要研究方向为:纳米磁性材料’

!通讯作者:蒋丽钦（1980-）,女，福建仙游人，讲师、硕士’主要研究方向为:纳米磁性材料’

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