The spin-glass is a peculiar magnetic phase, exhibiting non-trivial dynamics at low temperatures, characterized by an continuously evolving state without long-range order. The behavior requires some degree of disorder to occur, often in the way of impurities or random exchange energy between the spins. However, recent research have found structurally ordered systems exhibiting glassy behaviour. This project aims to further investigate these self-induced spin-glasses. The report provides a short introduction to atomistic spin-dynamics and applies the theory to study self-induced spin-glasses in hexagonal systems with the help of simulations. A variation approach was applied by running simulation using a range of spin-exchange couplings in the Heisenberg Hamiltonian. These systems were then studied by the means of their autocorrelation function and compared to known glassy systems from the Edwards-Andersson model. The resulting behaviour is presented for three different hexagonal structures and glassy behaviour is indicated in stacked hexagonal systems. It is however argued that the autocorrelation function is not sufficient to classify these systems, instead further observables are needed. Nevertheless, the method of studying self-induced spin-glasses by varying couplings in the Heisenberg Hamiltonian is promising. As even with the few spin interactions used in this report we observe the slow relaxation time associated with spin-glasses. Given some extra considerations when choosing the exchange used for the simulation, a self-induced glassy state should be able to be recreated using the method described in this report. / Spinn-glas är en speciell magnetisk fas som uppvisar icke trivial dynamik vid låga temperaturer, en kontinuerlig utveckling samt en avsaknad av ordning på stora skalor. Detta beteende kräver en viss gradav oordning för att uppstå, ofta i form av föroreningar i materialet eller slumpmässiga interaktioner mellan olika spinn. Forskning har dock visat att även strukturellt ordnade system kan uppvisa spinn-glas beteende. Därmed är målet med detta projekt att fortsätta undersöka dessa själv-inducerade spinn-glas. Rapporten ger en kort introduktion till atomistisk spinn-dynamik och applicerar denna teori för att studera själv-inducerade spin-glas i hexagonala system. I projektet simulerades system med varierande spin-interaktioner i Heisenberg Hamiltonianen. Dynamiken undersöktes med hjälp av en korrelationsfunktion som jämfördes mot kända spinn-glas från Edwards-Andersson modellen. Resultat presenteras för tre hexagonala strukturer och spinn-glas-liknande beteende observeras i de tre-dimensionella systemen. Det kan dock argumenteras att korrelationsfunktionen inte är tillräcklig för att klassificera dessa system och att mer kvantitativa mått krävs. Trots detta anses metoden, att variera spinn-interaktioner i Heisenberg Hamiltonianen, vara lovande. Detta eftersom den långa avslappningstiden associerad med spinn-glas påträffades, trots de få interaktioner som användes i denna rapport. Ett själv-inducerat spin-glass borde därmed kunna skapas med de metoder som presenteras i rapporten, givet en mer systematisk metod vid val av interaktionsparametrar för simuleringen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-507796 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Karpelin, Erik |
| Publisher | Uppsala universitet, Materialteori |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | FYSAST ; FYSKAND1167 |
Page generated in 0.0025 seconds