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Tipo: Dissertação
Título: Magnetic Properties of the frustrated J1-J2 square lattice with Kondo interactions
Autor(es): Fernandes, Victor Fidelis
Primeiro orientador: Zimmer, Fabio Mallmann
Primeiro membro da banca: Morais Jr, Carlos Alberto Vaz de
Segundo membro da banca: Silva, Willian Carvalho da
Resumo: As propriedades magnéticas e eletrônicas dos materiais são regidas pela complexa interconexão entre interações de troca localizadas e o acoplamento com elétrons itinerantes. Este trabalho investiga a competição entre a frustração magnética e o efeito Kondo em uma rede quadrada J1 − J2. A frustração magnética é introduzida por interações competitivas entre vizinhos mais proximos (J1) e segundos vizinhos (J2). O efeito Kondo, governado pelo acoplamento JK, introduz um mecanismo de blindagem não magnética através da formaçao de singletos de Kondo. Para resolver o Hamiltoniano resultante, empregou-se uma aproximaçao de Campo Médio de Cluster (CMF) acoplada à diagonalização exata em um cluster de 4 sítios. A metodologia é validada pela reprodução do diagrama de fases conhecido do modelo J1 − J2, demonstrando a supressão da temperatura de Néel (TN) no ponto de máxima frustração (J2/J1 ≈ 0.5). Os resultados demonstram que a introdução de JK suprime a ordem magnética de longo alcance, podendo promover a formação de um estado de singleto de Kondo, especialmente no regime de alta frustração. Estes achados caracterizam as fronteiras quânticas entre fases magnéticas e não magnéticas, estabelecendo uma base crucial para o mapeamento do diagrama de fases completo sob diferentes intensidades de acoplamento e densidades eletrônicas.
Abstract: The magnetic and electronic properties of materials are governed by the complex interplay between localized exchange interactions and coupling with itinerant electrons. This work investigates the competition between magnetic frustration and the Kondo effect in a J1 − J2 square lattice. Magnetic frustration is introduced through competing nearest-neighbor (J1) and next-nearest-neighbor (J2) interactions. The Kondo effect, governed by the coupling JK, introduces a nonmagnetic screening mechanism via the formation of Kondo inglets. To solve the resulting Hamiltonian, we employ a rigorous Cluster Mean-Field (CMF) approximation coupled with exact diagonalization on a 4-site cluster. The methodology is validated by reproducing the known J1 − J2 phase diagram, which shows the suppression of the N´eel temperature (TN ) at the point of maximum frustration (J2/J1 ≈ 0.5). The results demonstrate that the introduction of JK further suppresses long-range magnetic order, promoting the formation of a Kondo singlet state, particularly in the highly frustrated regime. These findings characterize the quantum boundaries between magnetic and non-magnetic phases and provide a crucial foundation for mapping the full phase diagram across varying coupling strengths and electron densities.
Palavras-chave: Singleto Kondo
Kondo Singlet
Frustracao Magnetica
Magnetic Frustration
Modelo J1 − J2
J1 − J2 Model
Teoria de Campo Médio de Cluster
Cluster Mean-Field Theory
CNPq: Ciência dos Materiais
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Faculdade, Instituto ou Escola: INFI
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós Graduação em Ciência dos Materiais
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/14378
Data do documento: 26-Fev-2026
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