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Título: Cadeia Cairo pentagonal geometricamente frustrado com acoplamentos Ising-Heisenberg
Autor(es): Rodrigues, Felipe da Cruz
Orientador: Santos, Onofre Rojas
Coorientador: Souza, Sérgio Martins de
Membro da banca: Filgueiras, Cleverson
Membro da banca: Lyra, Marcelo Leite
Membro da banca: Leyva, Moisés Porfírio Rojas
Assunto: Moléculas – Modelos
Matéria – Propriedades magnéticas
Spin nuclear – Interação partícula-partícula
Acoplamento Ising-Heisenberg
Modelo Cairo pentagonal
Frustração geométrica
Molecules – Models
Matter – Magnetic properties
Nuclear spin – Nucleon-nucleon interactions
Ising-Heisenberg coupling
Cairo pentagonal model
Geometrical frustration
Data de Defesa: 16-Set-2016
Data de publicação: 18-Jan-2017
Agência de Fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Referência: RODRIGUES, F. da C. Cadeia Cairo pentagonal geometricamente frustrado com acoplamentos Ising-Heisenberg. 2016. 60 p. Dissertação (Mestrado em Física)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.
Resumo: Recentemente, foram descobertos alguns compostos, tais como Bi2Fe4O9 e Bi4Fe5O13F, que se cristalizam em uma cadeia Cairo pentagonal. Com esta motivação, este trabalho dedica-se ao estudo de uma cadeia quase bidimensional de estrutura Cairo pentagonal com acoplamento Ising-Heisenberg. Um dos lados do pentágono tem interação tipo Heisenberg, enquanto que todos os outros lados têm interações tipo Ising. A primeira análise do modelo foi feita a temperatura zero, onde são encontradas cinco fases distintas: uma fase ferromagnética (FM), uma fase dímero antiferromagnético (DAF), uma fase plaqueta antiferromagnética (PAF), uma fase típica antiferromagnética (AFM) e uma fase peculiar de dois tipos de frustração degenerada (FRU). Em uma rede pentagonal bidimensional, a fase DAF será transformada em uma fase ferrimagnética, isto devido ao compartilhamento de spins entre células unitárias. No entanto, as fases AFM e PAF não existirão na rede bidimensional, isto porque os spins compartilhados entre as células unitárias não serão compatíveis. A seguir, com o objetivo de estudar a termodinâmica, é obtida a função de partição do modelo, usando a abordagem de matriz de transferência e a notação do modelo de 8-vértices. Com isso, foi discutido o calor específico e a entropia em função da temperatura. Foi observado um comportamento inesperado no limite de baixa temperatura, além de entropia residual. Foram encontrados dois picos anômalos de calor específico em uma região de três fases ocorrendo bem próximas umas das outras (FM, PAF e FRU). Consequentemente, a exitação térmica de baixa amplitude gera os dois picos anômalos. Também será discutida a energia interna no limite de baixas temperaturas, na região onde ocorrem os picos para o calor específico.
Abstract: Motivated by the recent discoveries of some compounds such as the Bi2Fe4O9 which crystallizes in an orthorhombic crystal structure with the Fe3+ ions forming a Cairo pentagonal tiling, and iron-based oxyfluoride Bi4Fe5O13F compounds with Cairo pentagonal structure, among some others. We propose a model for one stripe of the Cairo pentagonal Ising-Heisenberg lattice, one of the edges of a pentagon is different, and this edge will be associated with a Heisenberg exchange interaction, while an Ising exchange interaction will associate the other edges. We study the phase transition at zero temperature, illustrating five phases, one ferromagnetic phase (FM), one dimer antiferromagnetic (DAF), one plaquette antiferromagnetic (PAF), one typical antiferromagnetic (AFM) and a peculiar two coexisting frustrated phase (FRU). In the two-dimensional pentagonal lattice, the DAF phase will be transformed in a ferrimagnetic phase, due to the sharing spins between unit cell. However, AFM and PAF phase will be forbidden in the twodimensional lattice, because the sharing spins will not be compatible. To obtain the partition function of this model, we can use the direct decoration transformation, as well as transfer matrix approach and following the eight vertex model notation. Using this result we discuss the specific heat and the entropy as a dependence of temperature, and we observe an unexpected behavior in the low-temperature limit, besides residual entropy. Such as anomalous double peak due the existence of three phase transition occurring in a very close region to each other (FM, PAF e FRU). Consequently, the thermal excitation of low-lying energy generates this anomalous double peak, and we also discuss the internal energy in the low-temperature limit, where occurred this double peak curves.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/12160
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções: DEX - Física - Mestrado (Dissertações)

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