Análise da termodinâmica e da fenomenologia de Gelos de Spin artificiais em geometrias exóticas

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Lopes, Ricardo Junior Campos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Gelos de Spin; Materiais magnéticos; Monopolos magnéticos; Termodinâmica; Transformação de fase; Física da Matéria Condensada
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7709

Gelos de Spin atraíram muita atenção nos últimos anos devido surgimento de excitações coletivas que se comportam como monopolos magnéticos nestes sistemas. Podemos separar os gelos de spin em dois tipos: Naturais e Artificiais. Os gelos de spin naturais, ou somente gelos de spin, são óxidos de terras-raras, com estrutura do tipo pirocloro, cujos principais representantes são o Titanato de Disprósio (Dy 2 T i 2 O 7 ) e o Titanato de Hólmio (Ho 2 T i 2 O 7 ). Uma das principais características destes sistemas é a presença de uma frustração geométrica que força o sistema a apresentar as chamadas regras do gelo, onde em cada vértice da rede apresentam dois spins saindo e dois entrando. Violações desta regra do gelo nestes sistemas são entendidas como monopolos magnéticos. Os gelos de spin artificiais são estruturas criadas com o intuito de imitar o comportamento de seus análogos naturais. Com este objetivo, monta-se litograficamente redes com na- noilhas magnéticas capazes de mimetizar as interações em uma rede cristalina. Neste trabalho, além de revisitar os resultados já conhecidos para a rede quadrada, estudaremos quatro novas geometrias para este sistema. Durante todo o trabalho utilizaremos simulações computacionais para obtenção dos resultados, tanto da termodinâmica quanto da fenomenologia do sistema. Os dois principais métodos utilizados ao longo da simulação foram os métodos de Metropolis e Wang-Landau. Os resultados para a termodinâmica incluem possíveis transições anômalas para novas geometrias, incluindo em alguns casos, aparente invariância da energia do sistema com o tamanho do sistema. Com respeito a fenomenologia, observaremos excitações com comportamento monopolar que são, entretanto, fisicamente inaceitáveis. Imagens das linhas de campo magnético das excitações foram geradas como auxilio aos estudos fenomenológicos.