Propriedades magnéticas de nanoestruturas de metais de transição 3d adsorvidas na superfície de Pt(111)

Neste trabalho, utilizamos o método de primeiros princípios, RS-LMTO-ASA (“Real Space - Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation”), baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não-colineares, para investigar as propriedades magnéticas de nanoestruturas de metais de transição 3d (Cr, Mn, Fe, Co e Ni) adsorvidas na superfície de Pt(111). Diferentes geometrias como adátomos, dímeros, trímeros, fios lineares e zig-zag foram consideradas e, o tamanho dos aglomerados foi variado de 2 a 7 átomos. Mostramos que os aglomerados de Fe, Co e Ni sobre a superfície de Pt(111), para todas as geometrias simuladas, apresentam um ordenamento ferromagnético. Devido à redução do número de coordenação presente na superfície, os momentos de spin e orbital nos sítios de Fe, Co e Ni, para as diferentes geometrias, mostram-se elevados comparados com os respectivos valores dos momentos destes metais como bulk. Para os glomerados de Cr e Mn mostramos que a interação de troca antiferromagnética entre primeiros vizinhos leva a um ordenamento antiferromagnético colinear no caso de geometrias lineares. No entanto, se o antiferromagnetismo é frustrado por restrição geométrica imposta aos aglomerados pela superfície triangular do substrato, obtém-se um comportamento magnético não-colinear para aglomerados de Cr e Mn sobre a Pt(111). Nossos resultados estão em boa concordância com os resultados experimentais da literatura e com os resultados teóricos obtidos por outros métodos, quando existentes.

ABSTRACT: In this work we use the first principles RS-LMTO-ASA (“Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation”) method, based on the Density Functional Theory and implemented to calculate non-collinear magnetic structures, to investigate the magnetic properties of 3d (Cr, Mn, Fe, Co and Ni) nanostructures adsorbed on Pt(111). Different geometries such as adatoms, dimmers, trimmers, linear and zig-zag wires have been considered, with cluster sizes varying between 2 and 7 atoms. The Fe, Co and Ni clusters are found to order ferromagnetically regardless of the cluster geometry. We find enhanced spin and orbital moments at Fe, Co and Ni sites compared to what is found in bulk, which is attributed to the reduced coordination number present at the surface. For Mn and Cr clusters on Pt(111), antiferromagnetic exchange interactions between nearest neighbors are found to cause collinear antiferromagnetic ordering when the geometry allows it. If the antiferromagnetism is frustrated by the cluster geometry, noncollinear ordering is found. The values are in general in good agreement with experiment and other calculations, when available in the literature.