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Type: Tese de Doutorado
Title: Propriedades termodinâmicas de sistemas magnéticos frustrados
Authors: Griffith Mendonça Andrade Sousa
First Advisor: Antonio Sergio Teixeira Pires
First Referee: Bismarck Vaz da Costa
Second Referee: Jose Guilherme Martins A Moreira
Third Referee: Adilson Jesus Aparecido de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee4: Afranio Rodrigues Pereira
Abstract: Neste trabalho, apresentamos algumas propriedades termodinâmicas do modelo de Heisenberg anisotrópico com interações antiferromagnéticas em duas e três dimensões. Primeiramente, usando a teoria de ondas de spin linear, determinamos o diagrama de fase quântico do modelo de Heisenberg ferrimagnético em uma rede quadrada com uma anisotropia espacial entre os segundos vizinhos. Mostramos que a anisotropia entre os segundos vizinhos pode induzir uma fase magneticamente desordenada no caso (1,1/2), somente quando a frustração entre os spins 1/2 é maior que a frustração entre os spins 1. Em seguida, usando a teoria de ondas de spin modificada, estudamos o modelo de Heisenberg antiferromagnético de spin-1, frustrado em uma rede quadrada. Nesse modelo, consideramos uma anisotropia de eixo fácil e uma anisotropia de exchange entre os primeiros vizinhos. Determinamos as possíveis regiões desordenadas e calculamos a temperatura crítica do sistema como função dos parâmetros de anisotropia. Na parte final da tese, usamos a técnica do bond operator para estudar o modelo de Heisenberg antiferromagnético (spin 1) com anisotropia de plano fácil. Primeiramente, realizamos um estudo da rede cúbica com interação entre primeiros, segundos e terceiros vizinhos, no qual apresentamos o diagrama de fase do sistema em temperatura zero e finita. Mostramos que a interação entre terceiros vizinhos induz uma fase desordenada no diagrama de fase quântico. Em seguida, estudamos a rede cúbica com interação entre primeiros vizinhos e com acoplamento entre os planos. Consideramos o modelo quase bidimensional   << 1 com as anisotropias de plano fácil D e intra-plano Dx. Aplicando um campo magnético externo h na direção do eixo z, calculamos a magnetização m na direção do eixo z e a magnetização mx perpendicular ao eixo z. Nossos resultados indicam que a anisotropia Dx reduz mx e a temperatura crítica Tc, enquanto  e h induzem ordem de longo alcance no sistema.
Abstract: In this work, we present some thermodynamic properties of the anisotropic Heisenberg model with antiferromagnetic interactions in two and three dimensions. First, we study the zero temperature properties of the two-dimensional spatially anisotropic ferrimagnet with competing interactions, using the linear spin-wave theory, and considering pairs of mixed-spins in the set (1/2,1,3/2). For some values of the anisotropy parameter, we find a small region magnetically disordered in the phase diagram. Using a modified spin wave theory, the ordered phases of the two dimensional S=1 antiferromagnet with next and near next neighbor exchange interactions and easy axis single ion anisotropy on the square lattice are studied. We calculate the phase diagram at T = 0, and some thermodynamic quantities at finite temperatures. In the final part of the thesis, we use the bond operator technique to study the antiferromagnetic Heisenberg model with spin S=1 with easy plane anisotropy. We study the effects of frustration between nearest, next-nearest neighbor and next-next-nearest neighbors (NNN) of the quantum S=1 anisotropic antiferromagnetic Heisenberg model on a simple cubic lattice with single ion anisotropy. We calculate the phase diagram at zero temperature and the gap as a function of temperature in the disordered paramagnetic phase. Finally, we study the cubic lattice with interaction between nearest neighbors and a coupling between planes. We have considered an in-plane single ion anisotropy D and an intra-plane anisotropy Dx. Applying an external magnetic field h in the z direction, we calculate: i) the magnetization m in the direction of the field. ii) the magnetization mx in the plan perpendicular to the z axis. Our results indicate that the anisotropy Dx reduces mx and critical temperature Tc, while y and h induce long-range order in the system.
Subject: Antiferromagneto quântico
Antiferromagnetismo
Modelo de Heisenberg
Magnetismo quântico
Física
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9E3GE4
Issue Date: 14-Oct-2013
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