Propriedades termodinâmicas de gelos de spin artificiais na rede de Penrose
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Thermodynamic properties of artificial spin ices on the Penrose lattice
Primeiro orientador
Membros da banca
Walber Hugo de Brito
Vagson Luiz de Carvalho Santos
Vagson Luiz de Carvalho Santos
Resumo
A frustração geométrica em materiais conhecidos como gelos de spin tem despertado grande
interesse entre os pesquisadores desde a última década. Esses materiais possuem momentos
magnéticos que obedecem à regra do gelo magnético, semelhante à regra que as moléculas de
água seguem no estado sólido. Os estudos nessa área também envolvem redes de nanoilhas
magnéticas, conhecidas como gelos de spin artificiais (GSA). Essas nanoestruturas são
fabricadas através de litografia eletrônica, o que permite um controle preciso de sua
geometria e interações magnéticas. Diferentemente dos gelos de spin naturais, os GSA
permitem a observação direta dos microestados do sistema permitindo a identificação de
excitações coletivas como monopolos magnéticos e a investigação de suas propriedades.
Neste trabalho estamos interessados no estudo do GSA no ladrilho de Penrose e uma análise
mais aprofundada das propriedades do sistema no estudo de fenômenos termodinâmicos.
A análise termodinâmica permitirá a compreensão do comportamento das grandezas
termodinâmicas como energia, magnetização, calor específico e suscetibilidade magnética.
Além disso, investigar a dependência dessas grandezas em relação à temperatura e aos
parâmetros do sistema, proporcionando uma visão mais completa de suas propriedades.
Abstract
The geometric frustration in materials known as spin ices has awakened great interest
among researchers in the last decade. These materials have magnetic moments that obey
magnetic ice rule, a rule similar to the one that water molecules retain in the solid state.
Studies in this area also involve lattices of magnetic nanoislands, known as artificial spin
ices (ASI). These nanostructures are manufactured using electronic lithography, which
allows precise control of its geometry and magnetic interactions. Unlike natural spin ices,
ASI allow the direct observation of the systems microstate, allowing the identification of
colective excitations such as magnetic monopoles and the investigation of their properties.
In this work we are interested in the study a ASI in the Penrose tile and further analysis of
system thermodynamic properties. Thermodynamic analysis will allow the understanding
of the behavior of thermodynamic quantities such as energy, magnetization, specific heat
and magnetic susceptibility. In addition, investigating the dependence of these quantities
on the temperature and system parameters, provide a more complete view of its properties.
Assunto
Termodinâmica, Metamateriais
Palavras-chave
Gelos de spin artificiais, Ladrilho de Penrose, Frustração geométrica, Propriedades termodinâmicas