Excitações de baixas energias em sistemas eletrônicos correlacionados frustrados e desordenados - Almeida, Igor Cesar de (2023)
Materiais correlacionados apresentam uma enormidade de fases da matéria, estabilizadas por uma competição não trivial entre interações e flutuações. Um ingrediente importante para ser levado em conta em materiais reais é o desvio da periodicidade da rede, ou desordem. Neste trabalho, investigaremos propriedades e fases emergentes na presença da quebra da invariância translacional de cristais. Em particular, buscamos compreender os efeitos da desordem em sistemas frustrados e fortemente correlacionados. Na primeira parte desse trabalho, analisamos o efeito causado pela diluição de ligações e de sítios em um isolante de Mott com interações antiferromagnéticas frustradas, especialmente no que concerne à sobrevivência da ordem de longo alcance. Modelamos esse sistema por meio de um modelo de Heisenberg antiferromagnético semiclássico, e constatamos que qualquer diluição finita nas ligações e/ou nos sítios destrói, em virtude da textura de spins não-trivial induzida, qualquer ordem de longo alcance em T = 0. Esse é um resultado importante para o entendimento das propriedades de baixas temperaturas de magnetos quase bidimensionais, como no caso dos materiais de van der Waals, e ilustra que a presença de desordem e frustração leva a modelos efetivos não triviais. Na segunda parte, construímos um modelo mínimo, o chamado modelo Kondo-Heisenberg de dois sítios, para o semicondutor dopado Si:P (silício dopado com fósforo), no qual, nas vizinhanças da transição metal-isolante, impurezas magnéticas localizadas coexistem com elétrons de condução. A desordem, aqui, entra na posição aleatória das impurezas, que constituem a rede efetiva na qual os elétrons irão saltar com um hopping exponencialmente suprimido com a distância. Buscamos então analisar a competição entre o acoplamento Kondo, que induz a uma blindagem das impurezas, abaixo de uma temperatura TK , pelo banho eletrônico, e a interação antiferromagnética entre os momentos localizados, que tendem, por meio dessa interação, a formar singletos. Nossos resultados demonstram o aparecimento de uma distribuição de temperaturas Kondo, P (TK), que é singular, P (TK) α T -α K , com o expoente α < 1. Esse expoente é pouco dependente da transição metal isolante, mas depende do acoplamento Kondo, bem como do acoplamento antiferromagnético entre as impurezas. Mostramos que P (TK) torna-se menos singular na presença da interação antiferromagnética, corrigindo uma patologia de teorias de sítio único. Contudo, nosso modelo simples ainda não é capaz de reproduzir todos os resultados experimentais para Si:P e, por isso, apontamos direções futuras que serão implementadas para avançarmos neste importante problema.