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Ab initio calculation of the magnetic Gibbs free energy of materials using magnetically constrained supercells

  • We present a first-principles approach for the computation of the magnetic Gibbs free energy ofmaterials using magnetically constrained supercell calculations. Our approach is based on an adiabatic approximation of slowly varying local moment orientations, the so-called finite-temperature disordered local moment picture. It describes magnetic phase transitions and how electronic and/or magnetostructural mechanisms generate a discontinuous (first-order) character. We demonstrate that the statistical mechanics of the local moment orientations can be described by an affordable number of supercell calculations containing noncollinear magnetic configurations. The applicability of our approach is illustrated by firstly studying the ferromagnetic state in bcc Fe. We then investigate the temperature-dependent properties of a triangular antiferromagnetic state stabilizing in two antiperovskite systems Mn3AN (A = Ga, Ni). Our calculations provide the negative thermal expansion of TheseWe present a first-principles approach for the computation of the magnetic Gibbs free energy ofmaterials using magnetically constrained supercell calculations. Our approach is based on an adiabatic approximation of slowly varying local moment orientations, the so-called finite-temperature disordered local moment picture. It describes magnetic phase transitions and how electronic and/or magnetostructural mechanisms generate a discontinuous (first-order) character. We demonstrate that the statistical mechanics of the local moment orientations can be described by an affordable number of supercell calculations containing noncollinear magnetic configurations. The applicability of our approach is illustrated by firstly studying the ferromagnetic state in bcc Fe. We then investigate the temperature-dependent properties of a triangular antiferromagnetic state stabilizing in two antiperovskite systems Mn3AN (A = Ga, Ni). Our calculations provide the negative thermal expansion of These materials as well as the ab initio origin of the discontinuous character of the phase transitions, electronic and/or magnetostructural, in good agreement with experiment.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:E. Mendive-Tapia, J. Neugebauer, Tilmann HickelORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Physical review B
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.4 Materialinformatik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:American Institute of Physics
Verlagsort:Woodbury, NY
Jahrgang/Band:105
Ausgabe/Heft:6
Aufsatznummer:064425
Erste Seite:1
Letzte Seite:6
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:Ab initio; Magnetic alloys; Phase transformations; Thermodynamics
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1103/PhysRevB.105.064425
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-543710
ISSN:2469-9969
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:21.02.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:21.03.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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