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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/9078| Tipo: | Dissertação |
| Título: | NANOMOLÉCULA FRUSTRADA COM INTERAÇÃO KONDO |
| Autor(es): | RENATO CAMY DE ARAÚJO BITTENCOURT |
| Primeiro orientador: | Fabio Mallmann Zimmer |
| Resumo: | Sistemas magneticamente frustrados são objeto de estudo que envolvem intensa pesquisa na Física com promissoras aplicações na área tecnológica. O comportamento magnético de tais sistemas se caracteriza por uma forte competição entre as interações, que introduz múltiplos estados degenerados de menor energia. Elétrons de condução em sistemas desse tipo podem afetar a concorrência nas interações quando os seus spins interagem com os momentos magnéticos localizados (interação Kondo). Neste trabalho, propomos estudar a relação entre interação Kondo e frustração em clusters magnéticos. Para tal, avaliamos os efeitos causados pela dopagem de um, dois e três elétrons itinerantes em um cluster triangular de três sítios contendo momentos magnéticos localizados em interações de troca antiferromagnéticas. Na investigação, adotamos dois modelos para as interações de troca: Ising e Heisenberg. Além disso, utilizamos o método de diagonalização exata para obter os resultados numéricos. Exploramos a correlação entre spins localizados D, a correlação entre os spins localizados e spins itinerantes F e a correlação spin total ao quadrado em temperatura baixa para avaliar os efeitos da interação Kondo no cluster. Os resultados mostram que na presença de spins itinerantes, para baixas intensidades do parâmetro de interação Kondo (JK) e interação de troca nula, induz-se uma correlação ferromagnética para os spins localizados. Ao considerar a interação de troca (JAF ) antiferromagética anisotrópica (Ising), o cluster ainda mantém a correlação D ferromagnética entre os spins localizados. À medida que a interação Kondo aumenta, essa correlação decresce, e o aumento da concentração de elétrons itinerantes intensifica esse decréscimo, levando a correlação a atingir o valor nulo. A correlação F é sempre negativa, evidenciando um acoplamento antiferromagnético entre os momentos magnéticos localizados e os momentos itinerantes. Além disso, F se intensifica ao aumentar o número de spins itinerantes no cluster. Para interações de troca isotrópicas, a correlação D é antiferromagnética em baixas intensidades de JK, porém torna-se ferromagnética a partir de um valor crítico de JK, o qual depende da concentração de elétrons itinerantes. Outra quantidade importante é a correlação de spin total ao quadrado, que, na presença de apenas um elétron itinerante, assemelha-se ao descrito por um estado singleto e posteriormente um estado tripleto gerado por dois férmions quando JK aumenta. Para os casos em que se têm dois ou três spins itinerantes, o comportamento do spin total se altera, decrescendo com a concentração de spins itinerantes a medida que JK aumenta. Conclui-se que a interação Kondo entre spins itinerantes e momentos magnéticos de clusters geometricamente frustrados altera significativamente as propriedades magnéticas do cluster e, dessa forma, afeta fortemente a frustração geométrica. |
| Abstract: | Magnetically frustrated systems are a subject of intense research in Physics with promising technological applications. The magnetic behavior of such systems is characterized by a strong competition between interactions, which introduces multiple degenerate ground states of lower energy. Conduction electrons in systems of this type can affect the competition in the interactions when their spins interact with the localized magnetic moments (Kondo interaction). In this work, we propose to study the relationship between Kondo interaction and frustration in magnetic clusters. For this purpose, we evaluate the effects caused by the doping of one, two and three itinerant electrons in a triangular cluster of three sites containing localized magnetic moments in antiferromagnetic exchange interactions. In the investigation, we adopt two models for the exchange interactions: Ising and Heisenberg. In addition, we use the exact diagonalization method to obtain the numerical results. We explore the correlation between localized spins D, the correlation between localized spins and itinerant spins F and the total spin correlation squared at low temperature to evaluate the effects of the Kondo interaction on the cluster. The results show that in the presence of itinerant spins, for low intensities of the Kondo interaction parameter (JK) and null exchange interaction, a ferromagnetic correlation is induced for the localized spins. When considering the anisotropic (Ising) antiferromagnetic exchange interaction (JAF ), the cluster still maintains the ferromagnetic D correlation between the localized spins. As the Kondo interaction increases, this correlation decreases, and the increase in the concentration of itinerant electrons intensifies this decrease, leading the correlation to reach the null value. The F correlation is always negative, evidencing an antiferromagnetic coupling between the localized magnetic moments and the itinerant moments. In addition, F intensifies with increasing number of itinerant spins in the clus ter. For isotropic exchange interactions, the D correlation is antiferromagnetic at low intensities of JK, but becomes ferromagnetic from a critical value of JK, which depends on the concentration of itinerant electrons. Another important quantity is the total spin correlation squared, which, in the presence of only one itinerant electron, resembles that described by a singlet state and later a triplet state generated by two fermions when JK increases. For cases with two or three itinerant spins, the behavior of the total spin changes, decreasing with the concentration of itinerant spins as JK increases. It is concluded that the Kondo interaction between itinerant spins and magnetic moments of geometrically frustrated clusters significantly alters the magnetic properties of the cluster and, in this way, strongly affects the geometric frustration. |
| Palavras-chave: | nanomolécula interação kondo |
| País: | Brasil |
| Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
| Sigla da Instituição: | UFMS |
| Tipo de acesso: | Acesso Restrito |
| URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/9078 |
| Data do documento: | 2024 |
| Aparece nas coleções: | Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais |
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