Sistemas antiferromagneticos unidimensionais de spin-1
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Hans-dieter Erhard Karl-heinz Pfannes
Maria Carolina de Oliveira Aguiar
Eduardo Miranda
Raimundo Rocha dos Santos
Maria Carolina de Oliveira Aguiar
Eduardo Miranda
Raimundo Rocha dos Santos
Resumo
Seguindo uma tendência atual da pesquisa em magnetismo quântico, o objeto de estudo desta tese compreende sistemas antiferromagnéticos (AFM) unidimensionais de spin-1. Analisamos estes sistemas em dois cenários físicos diferentes: o Modelo Sigma não Linear (MSNL) 1D com S=1 acoplado com um ruído e o Modelo de Heisenberg AFM 1D com S=1 acoplando com fônons. No primeiro trabalho, apresentamos um método de obtenção da termodinâmica do MSNL baseado no acoplamento do campo sigma com uma fonte externa de ruído. Este recurso é capaz de revelar o comportamento térmico da cadeia AFM de spin-1 quando submetida a um campo cristalino com determinadas propriedades estocásticas. Trata-se de um método efetivo para a abordagem de temperatura finita no MSNL, motivado por razões fenomenológicas e justificado pela comparação com a experiência. O gap e a largura de linha das excitações do modelo são obtidos a partir do cálculo perturbativo das funções de Green. O segundo trabalho aborda a interação entre graus de liberdade elásticos e magnéticos, o chamado acoplamento mágnon-fônon, que desempenha um importante papel em magnetismo. A partir de um modelo de interação, tratado via transformações de Holstein-Primakoff dentro do contexto da teoria de ondas de spin modificada, obtém-se a função de Grenn de fônons através de um método diagramático perturbativo. Os resultados emergentes desta análise ^Ö função relaxação, energia e largura de linha de fônons ^Ö descrevem a dinâmica destas excitações sob a interação com os mágnons na cadeia AFM de spin-1.
Abstract
Attending to the current tendency of research in quantum magnetism,our object of study comprises one-dimensional spin-1 antiferromagnetic(AFM) systems. They are analysed for two different physical pictures: anoise-driven 1D Nonlinear Sigma Model (NLSM) for S = 1 and the 1DAFM Heisenberg Model for S = 1 coupled to phonons. In the first work,we present a method of extracting the NLSM thermodynamics based onthe coupling between the sigma field and an external noise source. Thisapproach succeeds in capturing the thermal behavior of the spin-1 AFMchain subjected to a crystalline field enjoying certain stochastic properties. This is an effective method for the NLSM at finite temperature, moved by a phenomenological reasoning which is justified by comparison with experiment. The model excitations gap and line-width are derived from a perturbative calculation for the Greens function. The second work accounts for the interplay between vibrational and magnetic degrees of freedom, the so-called magnon-phonon coupling, which plays an important role in magnetism. The diagramatic Greens function perturbative method is used to investigate the phonon dynamics for the spin-1 1D antiferromagnet within the framework of an interaction Heisenberg model. This is treated via the Holstein-Primakoff transformations in the context of a modified spin wave theory. The so-obtained phonon relaxation function provides a measure ofthe effect of magnon-phonon coupling on phonon energy and life-time.
Assunto
Modelo Sigma não linear, Sistemas antifferomagnéticos, Modelo de Heisenberg, Magnetismo quântico, Física
Palavras-chave
Spin, Sistema antifferomagnético unidimensional, Magnetismo quântico