Frustração e desordem no Modelo J1 - J2: efeitos dos campos magnéticos aleatório e uniforme

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Soares, Ezequiel Lopes
Orientador(a): Lazo, Matheus Jatkoske, Morais Júnior, Carlos Alberto Vaz de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Magnetismo
Frustração
Campo Médio em Clusters
RFIM
Platôs de Magnetização
Magnetism
Frustration
Cluster Mean Field
Magnetization Plateaus
Link de acesso: https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12513
Resumo: Dissertação (Mestrado)
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spelling Soares, Ezequiel LopesLazo, Matheus JatkoskeMorais Júnior, Carlos Alberto Vaz de2025-03-31T22:21:35Z2025-03-31T22:21:35Z2025SOARES, Ezequiel Lopes. Frustração e desordem no Modelo J1 - J2: efeitos dos campos magnéticos aleatório e uniforme. 2025. 130 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-graduação em Física, Instituto de Matemática, Estatística e Física, Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, 2025.https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12513Dissertação (Mestrado)Este trabalho investiga os efeitos magnéticos desordenados e frustrados em uma rede quadrada 2x2 (4 sítios) utilizando o modelo de Ising J1 - J2 frustrado com campos aleatórios locais de spins de Ising (RFIM). Os parâmetros J1 e J2 representam interações entre primeiros e segundos vizinhos, respectivamente. A frustração por interação ocorre quando J2 < 0 (antiferromagnético) e J1 > 0 (ferromagnético), resultando em um sistema altamente degenerado, sem um estado de energia mínima bem definido. Utilizando métodos de campo médio em clusters, analisou-se os efeitos dos campos aleatórios (ho) e externos uniformes (hu) nos parâmetros de ordem. Os resultados mostram que, para hu = ho = 0, ocorrem transições entre as fases antiferromagnética (AF) e paramagnética (PM) para g = J2/|J1| ≤ 0,5, e entre as fases superantiferromagnética (SAF) e PM para g ≥ 0,5. Com valores não nulos de hu e ho, identificamos uma rica termodinâ- mica, incluindo tricriticalidade nas transições AF/PM e SAF/PM e magnetização induzida por hu. Observou-se também que ho suprime mais efetivamente as fases AF e SAF em comparação a hu, sendo essa supressão ainda mais pronunciada na região de máxima frustração (g= 0,5), onde todas as transições são de primeira ordem. Platôs nas curvas de magnetização em função de hu foram observados, sugerindo que ho desempenha um papel importante na formação de platôs adicionais. Em um sistema puramente frustrado, onde apenas um platô intermediário era espe- rado, a inclusão de campos aleatórios resultou em até sete platôs intermediários, correspondendo a diferentes frações da magnetização de saturação (msat). No cenário sem frustração (g= 0), foi observado um platô intermediário em aproximadamente 0,5m sat, indicando que o campo aleatório, por si só, pode induzir o surgimento de platôs. Esses resultados são promissores, pois estão relacionados a fenômenos magnéticos de interesse, como o desenvolvimento de materiais magnéticos aplicados à refrigeração magnética, por meio do efeito magnetocalórico.This work investigates disordered and frustrated magnetic effects in a 2x2 square lattice (4 sites) using the frustrated J1 -J2 Ising model with random fields Ising model (RFIM). The J1 and J2 parameters represent interactions between first and second neighbors, respectively. Frustration oc- curs when J2 <0 (antiferromagnetic) and J1 > 0 (ferromagnetic), resulting in a highly degenerate system without a well-defined minimum energy state. By employing cluster mean-field methods, the effects of random (ho) and uniform external fields (hu) on order parameters were analyzed. The results show that, for hu = ho = 0, transitions occur between antiferromagnetic (AF) and paramagnetic (PM) phases for g = J2/|J1| ≤ 0.5, and between superantiferromagnetic (SAF) and PM phases for g ≥ 0.5. With nonzero values of hu and ho, a rich thermodynamic behavior was identified, including tricriticality in the AF/PM and SAF/PM transitions and magnetization induced by h„. It was also observed that ho suppresses AF and SAF phases more effectively than hu, with this suppression being even more pronounced in the region of maximum frustration (g=0.5), where all transitions are first-order. Plateaus in magnetization curves as a function of hu were observed, suggesting that ho plays a crucial role in the formation of additional plateaus. In a purely frustrated system, where only one intermediate plateau was expected, the inclusion of random fields resulted in up to seven intermediate plateaus, corresponding to different fractions of the saturation magnetization (msat). In the scenario with no frustration (g=0), an intermediate plateau at approximately 0,5msat was observed, indicating that random fields alone can induce plateau formation. These findings are promising as they relate to various magnetic phenom- ena of interest, such as the development of magnetic materials for applications like magnetic refrigeration through the magnetocaloric effect.porMagnetismoFrustraçãoCampo Médio em ClustersRFIMPlatôs de MagnetizaçãoMagnetismFrustrationCluster Mean FieldMagnetization PlateausFrustração e desordem no Modelo J1 - J2: efeitos dos campos magnéticos aleatório e uniformeFrustration and disorder in model J1- J2: effects of random and uniform magnetic fieldsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FURG (RI FURG)instname:Universidade Federal do Rio Grande (FURG)instacron:FURGORIGINALEzequiel Lopes Soares.pdfEzequiel Lopes Soares.pdfapplication/pdf15546144https://repositorio.furg.br/bitstreams/e4f31f97-4adc-4939-b9c0-7a89bdb6bc90/download08ce9e28d9a919febf2e6b9b53754299MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.furg.br/bitstreams/1406fd04-c301-479e-a8ed-ba8a0fa9ee30/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52falseAnonymousREADTEXTEzequiel Lopes Soares.pdf.txtEzequiel Lopes Soares.pdf.txtExtracted texttext/plain104121https://repositorio.furg.br/bitstreams/668ea639-2512-4446-a4ba-049ab53cb3c7/downloadc45edc1af3c69ac786b897892d45ba69MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILEzequiel Lopes Soares.pdf.jpgEzequiel Lopes Soares.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3168https://repositorio.furg.br/bitstreams/67e954c6-2a19-46fe-8e90-25266d53ba6b/downloade28b77c93e1bdf69e2c0e3859be0bb7bMD54falseAnonymousREAD123456789/125132025-12-10 01:04:33.631open.accessoai:repositorio.furg.br:123456789/12513https://repositorio.furg.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.furg.br/oai/request || http://200.19.254.174/oai/requestrepositorio@furg.br||sib.bdtd@furg.bropendoar:2025-12-10T04:04:33Repositório Institucional da FURG (RI FURG) - Universidade Federal do Rio Grande (FURG)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