Cadeia Cairo pentagonal geometricamente frustrado com acoplamentos Ising-Heisenberg

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Rodrigues, Felipe da Cruz
• Orientador(a): Santos, Onofre Rojas
• Banca de defesa: Filgueiras, Cleverson, Lyra, Marcelo Leite, Leyva, Moisés Porfírio Rojas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Lavras
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física
• Departamento: Departamento de Física
• País: brasil
• Palavras-chave em Português: Moléculas - modelos; Matéria - Propriedades magnéticas; Spin nuclear - Interação partícula-partícula; Acoplamento Ising-Heisenberg; Modelo Cairo pentagonal; Frustração geométrica; Molecules - Models; Matter – Magnetic properties; Nuclear spin – Nucleon-nucleon interactions; Ising-Heisenberg coupling; Cairo pentagonal model; Geometrical frustration
• Área do conhecimento CNPq: Física da Matéria Condensada
• Link de acesso: https://repositorio.ufla.br/handle/1/12160

Recentemente, foram descobertos alguns compostos, tais como Bi2Fe4O9 e Bi4Fe5O13F, que se cristalizam em uma cadeia Cairo pentagonal. Com esta motivação, este trabalho dedica-se ao estudo de uma cadeia quase bidimensional de estrutura Cairo pentagonal com acoplamento Ising-Heisenberg. Um dos lados do pentágono tem interação tipo Heisenberg, enquanto que todos os outros lados têm interações tipo Ising. A primeira análise do modelo foi feita a temperatura zero, onde são encontradas cinco fases distintas: uma fase ferromagnética (FM), uma fase dímero antiferromagnético (DAF), uma fase plaqueta antiferromagnética (PAF), uma fase típica antiferromagnética (AFM) e uma fase peculiar de dois tipos de frustração degenerada (FRU). Em uma rede pentagonal bidimensional, a fase DAF será transformada em uma fase ferrimagnética, isto devido ao compartilhamento de spins entre células unitárias. No entanto, as fases AFM e PAF não existirão na rede bidimensional, isto porque os spins compartilhados entre as células unitárias não serão compatíveis. A seguir, com o objetivo de estudar a termodinâmica, é obtida a função de partição do modelo, usando a abordagem de matriz de transferência e a notação do modelo de 8-vértices. Com isso, foi discutido o calor específico e a entropia em função da temperatura. Foi observado um comportamento inesperado no limite de baixa temperatura, além de entropia residual. Foram encontrados dois picos anômalos de calor específico em uma região de três fases ocorrendo bem próximas umas das outras (FM, PAF e FRU). Consequentemente, a exitação térmica de baixa amplitude gera os dois picos anômalos. Também será discutida a energia interna no limite de baixas temperaturas, na região onde ocorrem os picos para o calor específico.