Processos de magnetização em magnetos frustrados (2023)
- Authors:
- USP affiliated author: DOMINGUES, GABRIEL CAPELO - IFSC
- School: IFSC
- Subjects: MAGNETISMO; MUDANÇA DE FASE
- Language: Português
- Abstract: Frustração geométrica é a incapacidade de satisfazer simultaneamente todas as interações locais em sistemas de momentos magnéticos localizados, podendo levar a uma grande degenerescência de estados fundamentais. Ainda que o sistema mostre ordem de longo alcance a baixas temperaturas, a frustração deixa marcas indeléveis, que aparecem em diferentes observáveis físicos. Um exemplo marcante é o processo de magnetização de um sistema antiferromagnético bidimensional com geometria triangular. Aqui, colocamos esse magneto em um campo magnético e estudamos como a magnetização uniforme evolui com o aumento do campo externo até atingir o estado dito polarizado. Observa-se nesse caso um platô de magnetização para uma faixa de valores do campo. Neste projeto investigamos o comportamento de um modelo de spins na rede triangular na presença de um campo magnético externo, incluindo flutuações térmicas e quânticas. Em particular, a primeira parte do projeto será dedicada ao estudo do limite clássico do modelo de Heisenberg antiferromagnético, onde os spins são tratados como vetores. Discutiremos a curva de magnetização para temperatura nula e demonstraremos uma degenerescência massiva no estado fundamental. Em seguida, consideraremos a introdução de flutuações térmicas, que fornecerão um exemplo de mecanismo de ordem por desordem, levantando a degenerescência. Isso será feito utilizando uma teoria de perturbação termodinâmica. Entendido o caso clássico, trataremos agora do modelo de Heisenberg em sua versão quântica para a mesma rede triangular, no regime complementar de T = 0. Isso será feito utilizando o formalismo de ondas de spin. Como demonstraremos, esse método representa uma expansão em uma série de potências de 1/S em relação ao equivalente clássico, onde S é o tamanho do spin. Essas correções são o que entendemos como flutuaçõesquânticas e mostraremos que selecionam os mesmos estados que as flutuações térmicas, dando grande robustez ao formalismo. Mostraremos a emergência do platô de magnetização e que sua extensão é função do tamanho do spin. Por surgir nesse tratamento perturbativo, esse platô é conhecido como semiclássico, em contraste ao platô observado em sistemas Hall quântico, por exemplo. Discutiremos exemplos experimentais em que o platô é observado, ilustrando a riqueza de fenômenos em magnetos frustrados, e apontando futuras direções de trabalho.
- Imprenta:
- Place of publication: São Carlos
- Date published: 2023
-
ABNT
DOMINGUES, Gabriel Capelo. Processos de magnetização em magnetos frustrados. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/caa95f36-61a6-4a40-80e7-34ddce8f4090/Gabriel%20Capelo%20Domingues.pdf. Acesso em: 29 abr. 2024. -
APA
Domingues, G. C. (2023). Processos de magnetização em magnetos frustrados (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/caa95f36-61a6-4a40-80e7-34ddce8f4090/Gabriel%20Capelo%20Domingues.pdf -
NLM
Domingues GC. Processos de magnetização em magnetos frustrados [Internet]. 2023 ;[citado 2024 abr. 29 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/caa95f36-61a6-4a40-80e7-34ddce8f4090/Gabriel%20Capelo%20Domingues.pdf -
Vancouver
Domingues GC. Processos de magnetização em magnetos frustrados [Internet]. 2023 ;[citado 2024 abr. 29 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/caa95f36-61a6-4a40-80e7-34ddce8f4090/Gabriel%20Capelo%20Domingues.pdf
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