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Title: Simulación de interacciones de corto y largo alcance para nanoestructuras de manganitas tipo perovskitas empleando el método Monte Carlo
Authors: Márquez Narváez, Carolina
Advisor: Jiménez García, Francy Nelly
Ortíz Álvarez, Hugo Hernán
Keywords: Materiales magnéticos
Manganitas tipo perovskita
Modelo de Heisenberg
Sumas de Ewald
Keywords: Magnetic materials
Perovskite-type manganites
Heisenberg model
Ewald sums
Publisher: Universidad Autónoma de Manizales
Abstract(esp): Actualmente, se reconoce en los materiales magnéticos una fuente para la fabricación y mejoramiento de dispositivos tecnológicos, lo que constituye un desafío desde el punto de vista científico para el entendimiento de sus propiedades. En este sentido, el método de simulación Monte Carlo ha mostrado ser eficaz, para la simulación de propiedades de materiales. La interacción dipolar magnética juega un papel importante en el comportamiento de los materiales magnéticos, es de largo alcance y computacionalmente costosa ya que el cálculo es sobre todos los pares de momentos magnéticos de la muestra. En este trabajo se implementaron modelos que incluyen interacciones de corto y largo alcance por el método de Monte Carlo para la simulación de propiedades magnéticas de estructuras cúbica dentro de las que caben las manganitas tipo perovskita. La descripción de la interacción dipolar magnética en capas delgadas se llevó a cabo sobre celdas de simulación replicadas periódicamente, para lo que se emplearon el método de los radios de corte, que es una aproximación, y el de las sumas de Ewald que es de convergencia rápida. En este trabajo se realizaron procesos de paralelización en CPU utilizando la librería OpenMP y GPU utilizando la librería OpenACC para reducir los tiempos de cómputo en las sumas de Ewald. Se lograron reducir los tiempos en cada prototipo implementado, primero optimizando el código, después paralelizando en CPU, finalmente y paralelizando en GPU. Se encontró que con el modelo básico implementado mediante las sumas de Ewald el costo computacional es cinco veces mayor al que se alcanzó con el modelo paralelizado en GPU.
Abstract(eng): Currently, magnetic materials are recognized as a source for the manufacture and improvement of technological devices, which constitutes a challenge from the scientific point of view for the understanding of their properties. In this sense, the Monte Carlo simulation method has proven to be effective for the simulation of material properties. The magnetic dipole interaction plays an important role in the behavior of magnetic materials, it is long-range and computationally expensive since the calculation is on all the pairs of magnetic moments of the sample. In this work, models that include short-range and long-range interactions were implemented by the Monte Carlo method for the simulation of magnetic properties of cubic structures within which perovskite-type manganites fit. The description of the magnetic dipole interaction in thin layers was carried out on simulation cells replicated periodically, for which the shear radii method, which is an approximation, and the Ewald sum method, which is of convergence, were used. fast. In this work, parallelization processes were carried out in CPU using the OpenMP library and GPU using the OpenACC library to reduce the computation times in the Ewald sums. It was possible to reduce the times in each implemented prototype, first optimizing the code, then parallelizing in CPU, finally and parallelizing in GPU. It was found that with the basic model implemented using Ewald sums, the computational cost is five times higher than that achieved with the parallelized model in GPU.
URI: http://repositorio.autonoma.edu.co/jspui/handle/11182/1025
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