La supercomputació permet el descobriment de nous sistemes magnètics

La supercomputació permet el descobriment de nous sistemes magnètics

Recentment s’ha publicat a Science Advances un article on es descriu un nou procediment per al descobriment de nous materials magnètics.

L’estudi analitza els diferents materials possibles dins de la família dels aliatges de Heusler, analitzant les seves propietats termodinàmiques i magnètiques fent servir mètodes de simulació numèrica amb la Teoria del Funcional de la Densitat (DFT).

Com a resultat d’aquestes simulacions prop de 20 materials van mostrar propietats magnètiques en equilibri i, d’aquest subconjunt, s’han pogut sintetitzar dos nous materials amb propietats mesurades experimentalment concordants amb els resultats de les simulacions: el Co2MnTi, que és un ferromagnet amb una temperatura de Curie notablement alta, i el Mn2PtPd, un antiferromagnet.

magnet-materials-2

La composició dels dos nous materials a través del microscopi. Crèdit: Universitat de Duke

El treball ha contemplat tots els possibles aliatges de Heusler compostos d’elements dels períodes 3d, 4d i 5d, i alguns elements dels grups del 3 al 6, això dóna un total de 236.115 possibles materials. De tot el conjunt de materials possibles s’han estudiat només els compostos intermetàl·lics amb elements dels períodes 3d, 4d i 5d donant un subconjunt de 36.540 compostos.

Fent servir el programari VASP, que també es troba disponible al maquinari de supercomputació del CSUC, s’han estudiat les propietats magnètiques i d’estabilitat del subconjunt d’aliatges de Heusler intermetàl·lics possibles. D’entre els compostos analitzats s’ha trobat que 248 són termodinàmicament estables i, d’aquests, 22 presenten propietats magnètiques. Gràcies al programari VASP s’han avaluat les propietats dels 22 nous materials.

A més de realitzar l’anàlisi teòric, els investigadors de l’estudi, han aconseguit sintetitzar dos nous materials (Co2MnTi i Mn2PtPd) dels quatre que es van intentar. S’han estudiat experimentalment les propietats estructurals, magnètiques i termodinàmiques dels nous materials sintetitzats trobant bon acord amb les prediccions teòriques en els valors de diferents magnituds, com ara el paràmetre de xarxa, el moment magnètic i la temperatura de Curie.

Aquest estudi és un exemple de com l’ús de la supercomputació i dels mètodes de simulació numèrica permeten orientar de forma eficient la cerca experimental de nous materials amb propietats que puguin resultar d’interès o utilitat en gran varietat de camps i aplicacions pràctiques.

Comparteix: