Ordem magnética em quase cristais

• Autor(a) principal: Araújo, Ronaldo do Nascimento
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-20082024-100430/
• topic: Landau levels; Magnetic order; Níveis de Landau; Ordem magnética; Quase cristais; Quasicrystals; RKKY; RKKY

Motivados pela observação de ordem magnéticas de longo alcance e ordem vítrea em quase cristais e seus aproximantes, estudamos modelos simples para impurezas magnéticas depositadas em um banho metálico no quase cristal octogonal (Ammann-Beenker) e mosaico Penrose. Empregamos o modelo Tight-Binding para obter o espectro eletrônico que utilizamos para calcular a interação RKKY entre impurezas magnéticas mediada pela nuvem eletrônicas, esse acoplamento magnético é frustrado e depende fortemente do ambiente local e da distância entre as impurezas. Descobrimos que a interação possui tendência ao estado anti ferromagnético, como sugerido pela temperatura de Curie-Weisse temperatura crítica obtida por cálculo de campo médio. Em seguida, resolvemos um modelo Ising para impurezas depositadas em sítios com diferentes ambientes locais acopladas pela interação RKKY usando simulações de Monte Carlo. Apesar da interação frustada, os spins congelam-se em um estado do tipo anti ferromagnético para a maioria dos preenchimentos eletrônicos e alguns apresentam um estado fundamental composto por spinsestáticos e dinâmicos, que depende do tamanho do aproximante e do preenchimento eletrônico. A presença dessas fases magnéticas foram demonstradas pela sua assinatura no cumulante de Binder da magnetização e do parâmetro de Edwards-Anderson q. O escalonamento de tamanho finito revela que a ordem magnética e a temperatura crítica mudam como tamanho do aproximante. Devido à grande dependência da fase ordenada como tamanho do aproximante, implementamos um modelo simplificado para a interação ocorrendo apenas entre os vizinhos mais próximos com acoplamentos da dospelamédia da interação RKKY. Nossos resultados mostram que há uma tendência de formação de ilhas de spis desconectadas, mesmo para T → 0. Ao esfriar o sistema essas ilhas tendem a se manter flutuando e respondem por uma entropia residual s0 mesmo para T = 0. Apesar disso, o bulk do sistema congela-se em arranjos anti ferromagnéticos em baixa temperatura. Esses spins livres sentem um campo local próximo de zero, o que permite que pertubações acoplem-se facilmente ao spin, o fixando em direções aleatórias, o que torna a ordem frágil. Analisamos o derretimento da ordem magnética na presença de desordem, simulando diluições aleatórias de vacâncias no banho. A suavização das curvas de calor específico e surgimento de uma calda estendendo até q = 0 na distribuição de overlap entre réplicas revela o surgimento da fase de vidro de spin. Nós calculamos também a taxa de relaxação de spin(1/T1), uma medida da velocidade com que com elétrons retornam ao estado fundamental quando excitados por um campo magnético, como medida por ressonância do spin eletrônico(ESR). Observamos que para um banho com preenchimento eletrônico com nível de Fermino pseudogap a 1/T1 descrece com o tamanho do aproximante N, um comportamento que associamos a redução da densidade de estados no nível Fermi conforme crescemos o aproximante. Além disso, utilizamos o modelo de Peierls para descrever a estrutura eletrônica do banho submetido a um campo magnético uniforme. Mostramos o surgimento de níveis de Landau, para campos mais baixos quando comparados ao de redes cristalinas. Embora com características de redes ordenadas e desordenadas, quase cristais se mostram pouco suscetível a formação de níveis discretos e nota-se um alargamento exacerbados deles.