Propriedades magnéticas do modelo de Ising bidimensional em uma rede bipartida de spins 1/2 e 1: um estudo de ferrimagnetismo com vacâncias

Abstract

O composto 'La IND. 2'Cu'O IND. 4' é um isolante antiferromagnético que tem sido amplamente estudado [1]. Por outro lado, a manganita LaMa'O IND. 3'[2] é o composto que dá origem a uma grande família de sistemas magnéticos como os materiais que apresentam a magnetorresistência colossal e o ordenamento de carga [3]. A substituição de íons multivalentes como, por exemplo, nos sítios do cobre no sistema ferrimagnético com fórmula 'La IND. 2''Cu IND. 1-x''Mn IND. x''O IND. 4-δ', apresenta a dificuldade da compreensão das interações magnéticas nos planos de Cu-O (onde estão presentes os átomos de cobre e de manganês). O objetivo desta dissertação é estudar um modelo teórico para o comportamento magnético de sistemas ferrimagnéticos que, assim como o sistema acima citado, estejam relacionados à interação entre duas sub-redes de átomos, através de simulações computacionais, almejando inclusive simular a transição de fase observada experimentalmente, e possivelmente prever o tipo de ordenamento do sistema através do diagrama de fases. Para tal, utilizou-se o modelo do tipo Ising clássico, que é bastante utilizado para simulação de fenômenos que envolvem transição de fase. Nosso modelo consiste de duas sub-redes magnéticas interpenetradas, uma contendo spins meio e a outra spins um. Os spins em cada sub-rede interagem ferromagneticamente entre si e há também uma interação antiferromagnética entre as sub-redes, de modo que o modelo possui três parâmetros independentes. Além disso, certa porcentagem de vacâncias pode ser introduzida no sistema. A técnica empregada é o Monte Carlo, a qual permite a obtenção de valores médios de quantidades físicas tais como energia e magnetização. Da análise dos resultados obtidos até agora podemos concluir que é possível fazer com que as sub-redes transicionem juntas (uma única temperatura de transição)...

The antiferromagnet insulator 'La IND. 2'Cu'O IND. 4' has recently been widely studied [1}. On the other hand, the manganite compound LaMa'O IND. 3'[2] gives origin to a large family of magnetic systems such as colossal magnetoresistence materials and thos presenting charge ordering [3]. The substitution of multivalent ions as, for instance, on the cooper sistes in the ferrimagnet 'La IND. 2''Cu IND. 1-x''Mn IND. x''O IND. 4-δ', presents the difficulty of understanding the magnetic interactions inside the Cu-O planes (which contain the Cu and Mn atoms.). The aim of this master's thesis is to study a theoretical model for de magnetic behavior of the ferrimagnetic systems that, like de system above mentioned, are related to the interaction between two atoms sublattices through computational simulations, including the simulation of the experimentally observed phase transition and also possibly predicting what kind of magnetic ordering appears in phase diagram. The model studied is a classical Ising-like model. The Ising model is largely used in simulations of phase transitions. Our model consist of two interpenetrated magnetic sublattices, one containing spins one-half and the other spins one. The spins in each sublattice interact one with another ferromagneticaly and there is also an antiferromagnetic interaction between the sublattices. Besides that, a certain amount of site vacancies can be introduced in the system. Therefore, the model has three independent parameters. The Monte Carlo technique is usde, yielding the mean values of physical quantities such as energy and magnetization. By analyzing the results we obtained until now we concluded that it is possible to have the sublattices going through a phase transition together (a single transition temperature) or separately (two transition temperatures). Such control can be achieved in two different ways: by adjusting the magnitude... (Complete abstract click electronic access below)