Estudo Numérico de Defeitos Topológicos em Manganitas Hexagonais (YMnO₃)

A crescente demanda por dispositivos mais eficientes e de menor consumo energético, aliada às preocupações ambientais relacionadas às mudanças climáticas, impulsiona a busca por novas classes de materiais multifuncionais que possam reduzir ou solucionar tais problemas. Neste contexto, os multiferroicos, como são conhecidos os materiais que exibem simultaneamente duas ou três ordens ferroicas, emergem como candidatos promissores para aplicações em spintrônica e dispositivos de memória de múltiplos estados. A descrição fenomenológica desses sistemas é realizada por meio da teoria de Landau, que expressa a energia livre em termos de parâmetros de ordem acoplados; no caso do YMnO3, a amplitude de trimerização Q, sua fase Φ e a polarização elétrica P, permitindo capturar a complexidade das interações entre as ordens ferroicas. A evolução temporal do sistema é obtida numericamente através das equações de Ginzburg-Landau dependentes do tempo (TDGL), resolvidas com o método de Runge-Kutta de segunda ordem em redes bi e tridimensionais, enquanto as funções de correlação são calculadas eficientemente via transformada rápida de Fourier implementada pela biblioteca FFTW aplicada na linguagem C. Os resultados revelam que o comprimento característico dos domínios cresce segundo uma lei de potência ℓ(t) ∼ tβ, cujo expoente β diminui sistematicamente à medida que a temperatura se aproxima da transição de fase, indicando uma dinâmica de relaxação mais lenta. Adicionalmente, a visualização tridimensional das isosuperfícies de polarização nula permite identificar a morfologia das paredes de domínio e a rede de defeitos topológicos, cuja aniquilação ao longo do tempo governa o processo de ordenamento. Os resultados obtidos aprofundam a compreensão da dinâmica de domínios em multiferroicos impróprios e abrem perspectivas para o controle de estruturas topológicas em dispositivos funcionais, além de fornecerem subsídios para futuras investigações envolvendo campos elétricos e magnéticos externos e diferentes regimes térmicos.

Palavras-Chave: Multiferroicos – Teoria de Landau – Defeitos topológicos