The study of the frustrated spin systems continues to be a subject of intense
research, in particular low dimensional systems. These systems exhibit more
dramatic quantum fluctuations, displaying rich phase diagrams. Many lowdimensional
spin systems, especially in one dimension, respond discontinuously to
the variations of an external magnetic field. In these systems, there is the arising of
magnetization plateaus as a function of the magnetic field. In this dissertation, we
propose to analytically study the thermodynamic behavior of a low-dimensional
system. We used a model that includes competitive interactions and quantum
fluctuations in the system. The model consists of a spin chain with diamond
topology on which the competitive interactions are mediated by itinerant electrons
located in dimer that decorate the chain. Employing a decoration-iteration
transformation, we got the exact solution for several thermodynamics quantities of
this model, including magnetization, specific heat and susceptibility as a function
of temperature, magnetic field applied and relevant couplings. In the magnetization
versus external field curve emerge a plateau in 1 /3 of the value of the saturation
magnetization. Additionally, we analyze the curve of adiabatic demagnetization for
this model in connection with the magnetocaloric effect (MCE). We found that the
adiabatic cooling rate can achieve values much larger than in paramagnetic
systems, specially in the vicinity of the critical field separating distinct ground
states. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O estudo de sistemas frustrados de spin continua sendo objeto de intensas
pesquisas, em particular em baixas dimensões onde os efeitos das flutuações
quânticas são mais intensos, levando a ricos diagramas de fase. Alguns sistemas de
spins de baixa dimensionalidade, especialmente os unidimensionais, respondem
descontinuamente às variações do campo magnético externo. Em tais sistemas, na
curva da magnetização formam-se platôs como função do campo. Nessa
dissertação, nos propomos a estudar analiticamente as propriedades magnéticas de
um sistema de baixa dimensionalidade descrito por um modelo que inclui
interações competitivas e flutuações quânticas. Para tanto, introduzimos o modelo
de uma cadeia de spins com topologia diamante na qual as interações competitivas
são mediadas por elétrons itinerantes localizados em dímeros que decoram a
cadeia. Utilizando a transformação de iteração-decoração, obtivemos a solução
exata para diversas propriedades termodinâmicas desse modelo, entre as quais
magnetização, calor específico e susceptibilidade em função da temperatura,
campo magnético aplicado e acoplamentos relevantes. Na curva da magnetização
versus campo externo surge um platô em 1/3 do valor da magnetização de
saturação. Além disso, analisamos a curva da desmagnetização adiabática para esse
modelo em conexão com o efeito magnetocalórico (EMC). Encontramos que a taxa
de desmagnetização adiabática nesse modelo atinge valores muito acima dos
encontrados em sistemas paramagnéticos, especialmente nas vizinhanças do campo
crítico que separa diferentes estados fundamentais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/996 |
| Date | 31 January 2008 |
| Creators | Pereira, Maria Socorro Seixas |
| Contributors | Lyra, Marcelo Leite, LYRA, M. L., Moura, Francisco Anacleto Barros Fidelis de, MOURA, F. A. B. F., Cressoni, José Carlos, CRESSONI, J. C., Santos, Raimundo Rocha dos, DOS SANTOS, R.R. |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, BR, Física geral; Física teórica e computacional; Mecânica estatística; Ótica; Ótica não linear; Proprie, Programa de Pós-Graduação em Física da Matéria Condensada, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/996/1/dissertacao_MariaSocorroSeixasPereira_2008.pdf, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/996/2/dissertacao_MariaSocorroSeixasPereira_2008.pdf.txt |
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