Role of the impurities in 2D spin crossover nanoparticle: Monte Carlo study

В. Івашко; О. Круліковський; А. Саміла

doi:10.15330/pcss.24.3.509-514

Автор(и)

В. Івашко Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна
О. Круліковський Інтегрований центр досліджень, розробок та інновацій для сучасних матеріалів, нанотехнологій і розподіленого виробництва та систем управління, Сучавський університет імені Штефана Великого, Сучава, Румунія; Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна
А. Саміла Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича, Чернівці, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.3.509-514

Ключові слова:

спін-кросовер, модель Ізінга, метод Монте-Карло, спіновий перехід, тепловий гістерезис

Анотація

Ця робота присвячена дослідженню впливу домішок на 2D спін-кросовер наносистему в рамках моделі Ізінга. Результати отримані за допомогою методу моделювання Монте-Карло на базі алгоритму теплової ванни. Показано, що присутність домішок впливає на ширину теплового гістерезису системи та зміщує криві спінових переходів (HS → LS). Таким чином, показано, що домішки можуть виступати в якості додаткового параметру впливу на криві спінового переходу в таких системах. Розглянутий ефект не є суттєвим, але має місце, і тому його слід враховувати при розробці нанорозмірних пристроїв на основі спін-кросовер сполук.

Посилання

M. A. Halcrow, Spin-crossover materials: properties and applications (Wiley, Chichester, 2013); https://doi.org/10.1002/9781118519301.

P. Gütlich, H. A. Goodwin, Spin crossover in transition metal compounds I-III (Springer, Berlin, 2004); https://link.springer.com/book/10.1007/b40394-9.

O. Kahn, Molecular magnetism (VCH, New York, 1993).

G. Molnár, S. Rat, L. Salmon, W. Nicolazzi, A. Bousseksouhttps, Spin Crossover Nanomaterials: From Fundamental Concepts to Devices, Advanced Materials, 30(1), 1703862 (2018); https://doi.org/10.1002/adma.201703862.

G. Molnár, L. Salmon, W. Nicolazzi, F. Terki, A. Bousseksou, Emerging properties and applications of spin crossover nanomaterials, Journal of Materials Chemistry C, 2(8), 1360-1366 (2014); https://doi.org/10.1039/C3TC31750A.

H. J. Shepherd, G. Molnár, W. Nicolazzi, L. Salmon, A. Bousseksou, Spin Crossover at the Nanometre Scale, European Journal of Inorganic Chemistry, 2013(5-6), 653-661 (2013); https://doi.org/10.1002/ejic.201201205.

O. Kahn, C. J. Martinez, Spin-Transition Polymers: From Molecular Materials Toward Memory Devices, Science, 279(5347) 44 (1998); https://doi.org/10.1126/science.279.5347.44.

T. Matsumoto, G. N. Newton, T. Shiga, S. Hayami, Y. Matsui, H. Okamoto, R. Kumai, Y. Murakami, H. Oshio, Programmable spin-state switching in a mixed-valence spin-crossover iron grid, Nature Communications, 5, 3865 (2014); https://doi.org/10.1038/ncomms4865.

D. Gao, Y. Liu, B. Miao, C. Wei, J.-G. Ma, P. Cheng, G.-M. Yang, Pressure Sensor with a Color Change at Room Temperature Based on Spin-Crossover Behavior, Inorganic Chemistry, 57(20), 12475 (2018); https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.8b02408.

H. Constant-Machado, J. Linares, F. Varret, J. G. Haasnoot, J. P. Martin, J. Zarembowitch, A. Dworkin, A. Bousseksou, Dilution Effects in a Spin Crossover System, Modelled in Terms of Direct and Indirect Intermolecular Interactions, Journal de Physique I, 6(9), 1203 (1996); https://doi.org/10.1051/jp1:1996124.

R. Tanasa, C. Enachescu, A. Stancu, F. Varret, J. Linares, E. Codjovi, Study of impurities effect in spin crossover compounds using first order reversal curves (FORC) method, Polyhedron, 26(9-11), 1820 (2007); https://doi.org/10.1016/j.poly.2006.09.079.

C. Enachescu, L. Stoleriu, A. Stancu, A. Hauser, Study of the relaxation in diluted spin crossover molecular magnets in the framework of the mechano-elastic model, Journal of Applied Physics, 109(7), 07B111 (2011); https://doi.org/10.1063/1.3556702.

A. Desaix, O. Roubeau, J, Jeftic, J. G. Haasnoot, K. Boukheddaden, E. Codjovi, J. Linarès, M. Noguès, F. Varret, Light-induced bistability in spin transition solids leading to thermal and optical hysteresis, The European Physical Journal B, 6, 183 (1998); https://doi.org/10.1007/s100510050540.

F. Varret, K. Boukheddaden, C. Chong, A. Goujon, B. Gillon, J. Jeftic, A. Hauser, Light-induced phase separation in the [Fe(ptz)6] (BF4)2 spin-crossover single crystal, Europhys Lett, 77(3), 30007 (2007); https://doi.org/10.1209/0295-5075/77/30007.

K. Boukheddaden, I. Shteto, B. Hoô, F. Varret, Dynamical model for spin-crossover solids. I. Relaxation effects in the mean-field approach, Physical Review, B 62(22), 14796 (2000); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.14796.

K. Boukheddaden, I. Shteto, B. Hoô, F. Varret, Dynamical model for spin-crossover solids. II. Static and dynamic effects of light in the mean-field approach, Physical Review B, 62(22), 14806 (2000); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.14806.

R. Li, G. Levchenko, F. J. Valverde-Muñoz, A. B. Gaspar, V. V. Ivashko, Q. Li, B. Liu, M. Yuan, H. Fylymonov, J. A. Real, Pressure tunable electronic bistability in Fe(II) Hofmann-like two-dimensional coordination polymer [Fe(Fpz)2Pt(CN)4]: a comprehensive experimental and theoretical study, Inorganic Chemistry, 60(21), 16016 (2021); https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c02318.

N. Kawashima, N. Ito, Y. Kanada, Algorithms for Monte Carlo Simulations of the Ising Models on a Simple Cubic Lattice, International Journal of Modern Physics C, 4(3), 525 (1993); https://doi.org/10.1142/S0129183193000537.

O. Fesenko, L. Yatsenko, Nanoplasmonics, Nano-Optics, Nanocomposites, and Surface Studies (Springer, Cham, 2015); https://doi.org/10.1007/978-3-319-18543-9.

T. Kawamoto, Sh. Abea, Thermal hysteresis loop of the spin-state in nanoparticles of transition metal complexes: Monte Carlo simulations on an Ising-like model, Chemical Communications, 31, 3933 (2005); https://doi.org/10.1039/B506643C.

C.-M. Jureschi, J. Linares, A. Boulmaali, P. R. Dahoo, A. Rotaru, Y. Garcia, Pressure and Temperature Sensors Using Two Spin Crossover Materials, Sensors, 16(2), 187 (2016); https://doi.org/10.3390/s16020187.

C. M. Jureschi, J. Linares, A. Rotaru, M. H. Ritti, M. Parlier, M. M. Dîrtu, M. Wolff, Y. Garcia, Pressure Sensor via Optical Detection Based on a 1D Spin Transition Coordination Polymer, Sensors, 15(2), 2388 (2015); https://doi.org/10.3390/s150202388.

J. Linares, E. Codjovi, Y. Garcia, Pressure and Temperature Spin Crossover Sensors with Optical Detection, Sensors, 12(4), 4479 (2012); https://doi.org/10.3390/s120404479.

S. Guerroudj, R. Caballero, F. De Zela, C. Jureschi, J. Linares, K. Boukheddaden, Monte Carlo - Metropolis Investigations of Shape and Matrix Effects in 2D and 3D Spin-Crossover Nanoparticles, Journal of Physics: Conference Series, 738, 012068 (2016); https://doi.org/10.1088/1742-6596/738/1/012068.

A. Rotaru, M. M. Dîrtu, C. Enachescu, R. Tanasa, J. Linares, A. Stancu, Y. Garcia, Calorimetric measurements of diluted spin crossover complexes [FexM1-x(btr)2(NCS)2]H2O with MII = Zn and Ni, Polyhedron, 28(13), 2531 (2009); https://doi.org/10.1016/j.poly.2009.04.046.

Iu. V. Gudyma, A. Iu. Maksymov, V. V. Ivashko, Study of pressure influence on thermal transition in spin-crossover nanomaterials, Nanoscale Research Letters, 9, 691 (2014); https://doi.org/10.1186/1556-276X-9-691.

V. Ivashko, O. Angelsky, Properties of 2D hexagonal spin-crossover nanosystem: a Monte Carlo study, Applied Nanoscience, 10(12), 4487 (2020); https://doi.org/10.1007/s13204-020-01420-z.