Modelos de spin Ising-Heisenberg e spin-elétron: emaranhamento quântico e propriedades magnéticas e termodinâmicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, Jordana Torrico
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3059
Resumo: Spins models, despite their simplicity, are known to describe with great precision physical properties of the materials. Of particular interest are the one-dimensional models that present an exact analytical solution, which can be obtained by the transfer matrix method and the decoration-iteration transformation technique. In this thesis, we studied a spin-electron model and two Ising-Heisenberg spin models, where all models are exactly soluble. The first model we investigate concerns a spin-electron diamond chain with Ising spins located on the local sites and mobile electrons dislocated in the interstitial sites under the external magnetic field action. We analyzed the ground states and the correlation between the spins. We show that thermal fluctuations can lead to the emergence of quantum entanglement above the unfrustrated ground states. We also analyze this same model but for different Landé g-factors. We investigated the phase diagrams at zero temperature. We also analyze the magnetization and we show that the magnetic field can cause the emergence of quantum entanglement in some conditions above the non-entanglement ground states. In this same context, we studied the Ising-XYZ diamond model of spin-1/2, with interaction between the second neighbours of the nodal Ising spins, and an external magnetic field applied to the z-axis. We investigate the phase diagram at zero temperature and the quantum entanglement. We notice that the bipartite entanglement between the pairs of Heisenberg interstitial spins in the natural mineral azurite is insensitive to the external magnetic field applied up to approximately 30 K. The third model we studied is a classical-quantum chain consisting of regularly alternating Ising and Heisenberg spins and with two different local anisotropy axes, subject to an applied external magnetic field. We studied the ground states, the magnetization and the susceptibility. It is evidenced that the investigated spin model reproduces magnetic characteristics of the heterobimetallic coordination compound Dy(NO)3(DMSO)2Cu(opba)(DMSO)2. In this thesis we show that the exact soluble spin models can describe with good precision a class of real magnetic materials, which can present interesting magnetic and thermodynamic properties, and quantum entanglement.
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The first model we investigate concerns a spin-electron diamond chain with Ising spins located on the local sites and mobile electrons dislocated in the interstitial sites under the external magnetic field action. We analyzed the ground states and the correlation between the spins. We show that thermal fluctuations can lead to the emergence of quantum entanglement above the unfrustrated ground states. We also analyze this same model but for different Landé g-factors. We investigated the phase diagrams at zero temperature. We also analyze the magnetization and we show that the magnetic field can cause the emergence of quantum entanglement in some conditions above the non-entanglement ground states. In this same context, we studied the Ising-XYZ diamond model of spin-1/2, with interaction between the second neighbours of the nodal Ising spins, and an external magnetic field applied to the z-axis. We investigate the phase diagram at zero temperature and the quantum entanglement. We notice that the bipartite entanglement between the pairs of Heisenberg interstitial spins in the natural mineral azurite is insensitive to the external magnetic field applied up to approximately 30 K. The third model we studied is a classical-quantum chain consisting of regularly alternating Ising and Heisenberg spins and with two different local anisotropy axes, subject to an applied external magnetic field. We studied the ground states, the magnetization and the susceptibility. It is evidenced that the investigated spin model reproduces magnetic characteristics of the heterobimetallic coordination compound Dy(NO)3(DMSO)2Cu(opba)(DMSO)2. In this thesis we show that the exact soluble spin models can describe with good precision a class of real magnetic materials, which can present interesting magnetic and thermodynamic properties, and quantum entanglement.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorModelos de spins, a despeito de sua simplicidade, são conhecidos por descrever com grande precisão as propriedades físicas dos materiais. De particular interesse são os modelos de spins unidimensionais que apresentam solução analítica exata, a qual pode ser obtida pelo método de matriz transferência e da técnica de transformação decoração iteração. Nesta tese, estudamos um modelo de spin-elétron e dois modelos de spin Ising-Heisenberg, sendo todos exatamente solúveis. O primeiro modelo que investigamos diz respeito a uma cadeia tipo diamante de spin-elétron com spins Ising localizados nos sítios nodais e elétrons móveis deslocalizados nos sítios intersticiais sob a ação de campo magnético externo. Analisamos os estados fundamentais e as correlações entre os spins. Mostramos que as flutuações térmicas podem provocar o aparecimento do emaranhamento quântico acima dos estados fundamentais não frustrados. Estudamos esse mesmo modelo para fatores-g de Landé diferentes. Investigamos os diagramas de fase à temperatura zero. E mostramos que o aumento do campo magnético pode provocar o aparecimento do emaranhamento quântico. Nesse mesmo contexto, estudamos o modelo tipo diamante distorcido Ising-XYZ de spin-1/2, com interação entre os segundos vizinhos dos spins Ising nodais, e um campo magnético externo aplicado no eixo z. Investigamos os diagramas de fase dos estados fundamentais e o emaranhamento quântico. Para um conjunto específico de paramêtros de acoplamentos, esse modelo descreve o mineral natural azurite. Verificamos que o emaranhamento entre os pares de spins Heisenberg intersticiais do modelo é insensível ao campo magnético externo aplicado até aproximadamente 30 K. O terceiro modelo que estudamos é uma cadeia clássica-quântica composta de spins Ising e Heisenberg regularmente alternados e com dois eixos de anisotropia local diferentes e um campo magnético externo aplicado. Verificamos os diagramas de fase, magnetização e susceptibilidade foram obtidos. O modelo de spin investigado reproduz características magnéticas do composto heterobimetálico coordenado Dy(NO)3(DMSO)2Cu(opba)(DMSO)2. A partir desses resultados, mostramos nesta tese que os modelos de spins unidimensionais exatamente solúveis podem descrever com boa precisão uma classe de materiais magnéticos reais, os quais podem apresentar propriedades interessantes do emaranhamento quântico, propriedades magnéticas e termodinâmicas.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Física da Matéria CondensadaUFALLyra, Marcelo Leitehttp://lattes.cnpq.br/0907001903528428Santos, Onofre Rojashttp://lattes.cnpq.br/4176175563962222Pereira, Maria Socorro Seixashttp://lattes.cnpq.br/8409575009099582Gléria, Iram Marcelohttp://lattes.cnpq.br/2446723331523216Filgueiras, Cleversonhttp://lattes.cnpq.br/8032947427576549Oliveira, Igor Saulo Santos dehttp://lattes.cnpq.br/6177918785321971Ferreira, Jordana Torrico2018-05-15T12:36:17Z2018-05-142018-05-15T12:36:17Z2018-03-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfFERREIRA, Jordana Torrico. Modelos de spin Ising-Heisenberg e spin-elétron: emaranhamento quântico e propriedades magnéticas e termodinâmicas. 2018. [174] f. Tese (Doutorado em Física da Matéria Condensada) – Instituto de Física, Programa de Pós Graduação em Física da Matéria Condensada, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3059porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2018-05-15T12:36:17Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/3059Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2018-05-15T12:36:17Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false
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