Unified generalized universal equation of states for magnetic Co, Cr, Fe, Mn and Ni: an approach for non-collinear atomistic modelling
Pomimo intensywnych badań nad właściwościami magnetycznymi metali przejściowych z szeregu 3d, prowadzonych zarówno z perspektywy badań podstawowych, jak i zastosowań praktycznych, nadal nie istnieje podejście modelowe umożliwiające opis stabilności faz magnetycznych i strukturalnych wszystkich tych pierwiastków w ramach jednolitego formalizmu. W niniejszej pracy proponujemy jakościowe udoskonalenie uogólnionej wersji Uniwersalnego Równania Stanu (Generalisation of the Universal Equation of States, GUES), przedstawionej przez nas wcześniej i opracowanej oraz przetestowanej dla struktur kubicznych w żelazie. Obecnie GUES rozszerzono na inne magnetyczne pierwiastki przejściowe z szeregu 3d oraz różne typy sieci krystalicznych; analizie poddano Co, Cr, Mn i Ni, uwzględniając zarówno struktury kubiczne, jak i heksagonalne, a także konfiguracje ferromagnetyczne (FM) i antyferromagnetyczne (AFM). Opracowano obszerną bazę danych, która posłużyła do dopasowania wszystkich parametrów i funkcji dla rozważanych pierwiastków. Aktualna wersja GUES integruje dwa wcześniej odrębne podejścia dla konfiguracji FM i AFM, umożliwiając obliczenia niekolinearne, które przetestowano dla Co, Cr, Fe, Mn i Ni. Zaproponowane podejście jest spójne z modelem Stonera magnetyzmu pasmowego oraz z aproksymacją Ginzburga–Landaua stosowaną w metodzie rozwinięcia klastrowego magnetyzmu, a także z opisem magnetyzmu niekolinearnego w ramach hamiltonianów Heisenberga–Landaua. Istotnym elementem modelu jest również uwzględnienie efektów magnetoobjętościowych, kluczowych dla zrozumienia właściwości defektów w materiałach magnetycznych. Przedstawiona praca otwiera możliwość opracowania nowej klasy magnetycznych potencjałów międzyatomowych przeznaczonych do symulacji niekolinearnych, opartych na formalizmie GUES. (Rysunki zamieszczone w artykule są dostępne w wersji kolorowej wyłącznie w wydaniu elektronicznym).
Artykuł:
npj Computational Materials
Autorzy z PW:
Jan Wróbel
Dyscyplina:
Rok wydania: