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Characterization of quasi-periodic dynamics of a magnetic nanoparticle
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:105005959379
DOI 10.1016/J.CNSNS.2025.108942
Año 2025
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This work presents a systematic characterization of the quasi-periodic dynamics of a uniaxial anisotropic magnetic nanoparticle under the influence of a time-varying external magnetic field. Using the Landau–Lifshitz–Gilbert (LLG) formalism, we analyze the response of the system as a function of key parameters, particularly focusing on the effects of magnetic anisotropy and dissipation. Through an extensive numerical exploration, we identify transitions between periodic, quasi-periodic, and chaotic regimes, employing Lyapunov exponents, isospike diagrams, Fourier spectra, and winding number calculations. The results reveal that the anisotropy parameter strongly influences the asymmetry of the dynamical states, leading to distinct behaviors along the easy and hard anisotropy axes. Additionally, at low dissipation, direct transitions between quasi-periodic and chaotic states emerge as a function of the external field, while at higher dissipation, periodic states dominate. The winding number analysis uncovers complex hierarchical structures, including self-similar step-like formations characteristic of the so-called Devil's staircase phenomenon, along with a granular transition mechanism between quasi-periodic and chaotic states. Furthermore, the role of initial conditions is explored, demonstrating the presence of multistability, where different attractors coexist depending on the initial configuration. These results contribute to a deeper understanding of the nonlinear magnetization dynamics in anisotropic nanoparticles and may serve as a reference for future studies exploring the influence of quasi-periodic behavior in spintronic systems.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Mathematics, Applied
Mechanics
Mathematics, Interdisciplinary Applications
Physics, Mathematical
Physics, Fluids & Plasmas
Scopus
Engineering (All)
Modeling And Simulation
Applied Mathematics
Numerical Analysis
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Vélez, J. A. - Donostia International Physics Center - España
Universidad del País Vasco - España
2 Pérez, L. M. - Universidad de Tarapacá - Chile
3 Pizarro, A. E. - Universidad Católica del Maule - Chile
4 Pedraja-Rejas, L. - Universidad de Tarapacá - Chile
5 SUAREZ-TAMARA, OMAR JAVIER Hombre Universidad de Sucre - Colombia
6 Hernandez-Garcia, Ruber - Universidad Católica del Maule - Chile
7 Barrientos, Ricardo J. Hombre Universidad Católica del Maule - Chile
8 Bragard, Jean Hombre Universidad de Navarra - España
9 LAROZE-NAVARRETE, DAVID NICOLAS Hombre Universidad de Tarapacá - Chile
10 Otxoa, R. M. - Donostia International Physics Center - España
Hitachi Cambridge Laboratory - Reino Unido

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Financiamiento



Fuente
Ministerio de Economía y Competitividad
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Centers of excellence
Universidad de Navarra
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
Universidad de Sucre
Convocatoria Nacional Subvención a Instalación en la Academia

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
LMP acknowledges financial support from ANID through Convocatoria Nacional Subvenci\u00F3n a Instalaci\u00F3n en la Academia Convocatoria A\u00F1o 2021 , Grant SA77210040 . JB acknowledges partial financial support from MINECO (Spain) research project with reference: PID2023-152610OB-C22 . RHG acknowledges partial financial support from ANID through FONDECYT 11220693 . RJB acknowledges partial financial support from ANID through FONDECYT 1200810 . DL acknowledges partial financial support from Centers of Excellence with BASAL/ANID financing , AFB220001 , CEDENNA. LMP and DL acknowledges partial financial support from ANID through FONDECYT 1240985 . Finally, LMP acknowledges the hospitality of Universidad de Navarra (Spain) and Universidad de Sucre (Colombia) were part of this work was written.

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