Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work analyzes a spin glass (SG) model with cluster in two versions: a classic version with Ising spins and in a fermionic version with spin operators. In this model,
the basic entities are correlated clusters that interact each other disorderedly (intercluster interaction). It is also considered short-range interactions among spins belonging to the same cluster (intracluster interaction), which can be ferromagnetic (FE) or antiferro-
magnetic (AF). Disordered intercluster interactions are analytically calculated by using the framework of Parisi one-step replica symmetry breaking. After this treatment, we get an effective single cluster model solved by exact diagonalization. The fermionic version of the model can introduce quantum fluctuations by means of a transverse magnetic field Γ. As a result, the linear susceptibility χ has a cusp at the transition temperature Tf and the specific heat Cv has a broad maximum at temperature T* about 20% above Tf . However, for Γ sufficiently high, this difference is greater. This behavior is observed by some
authors for the compound LiHoxY1-xF4 at low concentration. Furthermore, the fermionic SG model with cluster in the grand canonical ensemble (where the chemical potential μ
introduces charge fluctuations) is used to investigate the mechanisms responsible for the inverse freezing (IF). In this analysis, for a certain region of μ, a reentrance related to the inverse freezing arises. However, the increase of the FE intracluster interactions J0 can
take the tricritical point to lower T, introducing a second-order IF transition. On the other
hand, the Γ destroys gradually the inverse freezing. The necessary mechanisms for the emergence of inverse freezing transition are also studied using the cluster SG model in
a classic version with Ising spins. This study is firstly conducted considering only firstneighbors intracluster interactions AF and in a second moment considering intracluster interactions among second neighbors, where it is possible to introduce intracluster geometrical frustration. The presence of antiferromagnetic intracluster interactions decreases the total magnetic moment of the clusters, leading to a PM phase with low entropy, favoring
the appearance of inverse freezing. Moreover, the presence of geometrical frustration is contrary to the emergence of inverse freezing. / Este trabalho analisa um modelo de vidro de spin (VS) com clusters em duasversões: uma versão clássica com spins de Ising e uma versão fermiônica com operadores de spins. Neste modelo, as entidades básicas são clusters correlacionados que
interagem entre si de modo desordenado (interação intercluster). Considera-se também interações de curto-alcance entre momentos magnéticos pertencentes ao mesmo cluster (interação intracluster), que podem ser ferromagnéticas (FE) ou antiferromagnéticas (AF). As interações desordenadas intercluster são calculadas analiticamente através do método das réplicas com aproximação de um passo de quebra de simetria de réplicas.
Após o tratamento, chega-se a um modelo efetivo de um único cluster resolvido por diagonalização exata. A versão fermiônica do modelo pode introduzir flutuações quânticas por meio de um campo magnético transverso Γ. Como resultados, a curva da susceptibilidade magnéticaΓ em função da temperatura T apresenta um pico agudo na temperatura de transição Tf e a curva do calor específico Cv em função de T apresenta um máximo arredondado à temperatura T* cerca de 20% acima de Tf . Porém, para um Γ suficientemente alto, esta diferença é muito maior, comportamento que é observado por alguns
autores para o composto LiHoxY1-xF4 a baixas concentrações. Além disso, o modelo VS fermiônico com clusters no ensemble grão-canônico (onde o potencial químico μ introduz
flutuações de carga) é usado para investigar os mecanismos responsáveis pelo congelamento inverso. Nesta análise, para uma certa região de μ, uma reentrância relacionada ao congelamento inverso surge. Entretanto, o aumento das interações FE intracluster J0 pode levar o ponto tricrítico para valores de T mais baixos, fazendo com que uma transição reentrante de segunda-ordem apareça. Por outro lado, o efeito de Γ é destruir o congelamento inverso gradativamente. Os mecanismos necessários para o surgimento da transição congelamento inverso também são estudados através do modelo de VS com
clusters em uma versão clássica utilizando spins de Ising. Este estudo é realizado primeiramente considerando somente primeiros vizinhos intracluster AF e em um segundo momento considerando interações intracluster entre primeiros e segundos vizinhos, onde
é possível introduzir frustração geométrica intracluster. A presença de interações antiferromagnéticas intracluster diminui o momento magnético total dos clusters, levando a uma
fase PM de baixa entropia, favorecendo o aparecimento de congelamento inverso. Por outro lado, a presença de frustração geométrica é contrária ao surgimento de congelamento inverso.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9243 |
| Date | 29 August 2014 |
| Creators | Silva, Cintia Fernandes da |
| Contributors | Zimmer, Fábio Mallmann, Mombach, Jose Carlos Merino, Lazo, Matheus Jatkoske, Baierle, Rogério José, Magalhães, Sergio Garcia |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 300, 300, 500, 500, 500, 500, e33a6993-09ff-40de-b1e8-1a3a0fd077d2, 3b688d18-eecb-4a79-9942-84cdf462560b, e02b7066-ca5e-408f-be88-7c502b57996a, caaef7c8-7d64-4a2a-9a8a-807894b50371, bbc1fe65-2bf5-4f96-9f37-ec61001b640b, 57b4a084-24b8-4597-b681-d1fb3fc94c77 |
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