Uma proposta de modelo de acoplamento spin-rede anisotrópico

dc.contributor.advisor-co1Silva, Cláudio José da
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1361379226289069
dc.contributor.advisor1Caparica, Álvaro de Almeida
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4726638254587108
dc.contributor.referee1Caparica, Álvaro de Almeida
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4726638254587108
dc.contributor.referee2Jorge, Lucas Nunes
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4897480282945507
dc.contributor.referee3Sousa, José Ricardo de
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3871066069541626
dc.contributor.referee4Souza, Fabiano Caetano de
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/1375221064146741
dc.contributor.referee5Silva, Hermann Freire Ferreira Lima e
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/7198902316435183
dc.creatorNascimento, Ricardo Mayckon Lopes
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4460779110566220
dc.date.accessioned2026-05-06T20:26:42Z
dc.date.available2026-05-06T20:26:42Z
dc.date.issued2025-10-03
dc.description.abstractThis thesis’s main focus is to propose a suitable model for the study of spin systems that addresses a spin-lattice coupling capable of respecting the symmetry of the crystal lattice and simultaneously allowing for the evaluation of the effects that the vibration of this lattice, established in a preferred direction, has on the spin interactions. To achieve this objective, as a starting point, we adjusted and generalized a proposal established in my master’s thesis for the study of Ising-type spin systems. In this thesis, after formulating a general representation of the model for spins of this type, we adopt the triangular lattice as the object of application. This combination establishes a rotational anisotropy for the spin interactions that is derived from the association of the lattice’s preferred direction of vibration with a parameter recognized in the model as Ja. This parameter measures the degree of interaction between the lattice and the spins. In short, when Ja > 0, the system will favor the interaction of spins located along the lattice’s preferred direction of vibration. However, when Ja < 0, interactions outside this preferred direction will be favored up to a certain critical Ja value. The method chosen to evaluate the entire spin dynamics under these conditions was an entropic sampling technique whose simulation approach is linked to the WangLandau algorithm. Although we provided a comprehensive description of the system for both Ja conditions, the simulation results were exclusively dedicated to the Ja < 0 case. With this strategy, we were able to direct our study to evaluate the system’s behavior under specific circumstances of interest, as determined by the phase diagram from the low-temperature to the high-temperature regime. This analysis prompted us to more thoroughly investigate the system’s behavior at Ja = −1.0, Ja = −3.0, and in the region around Ja = −4.0, where the system reaches a regime of maximum frustration. For each of these conditions, we were able to calculate some basic thermodynamic properties of interest, such as the system’s energy, specific heat, magnetization, and magnetic susceptibility. These data, along with the various simulations performed for various lattice sizes chosen based on this proposal, also helped us identify the existence of exotic phases associated with the point of maximum frustration and its surroundings. Furthermore, we were also able to evaluate the system’s behavior at criticality, where we calculated several critical exponents using finite-size scaling theory. This allowed us to argue for the occurrence of conventional phase transitions (such as second-order transitions) and unconventional phase transitions (such as the weak first-order transition), in addition to the likely universality class associated with specific points on the phase diagram.eng
dc.description.resumoEsta tese tem como foco principal propor uma modelagem adequada para o estudo de sistemas de spins que abordem um acoplamento spin-rede capaz de respeitar a simetria da rede cristalina e que ao mesmo tempo permita avaliar os efeitos que a vibração dessa rede, estabelecida em uma direção preferencial, promove na interação dos spins. Para atender a este objetivo, como ponto de partida, nós ajustamos e generalizamos uma proposta estabelecida na minha dissertação de mestrado para o estudo de sistemas de spins do tipo Ising. Nesta tese, após formularmos uma representação geral do modelo para spins desse tipo, adotamos como objeto de aplicação a rede triangular. Tal combinação estabelece uma anisotropia rotacional para as interações dos spins que é derivada da associação da direção preferencial de vibração da rede com um parâmetro reconhecido no modelo como Ja. Esse parâmetro é responsável por mensurar o grau de interação da rede com os spins. Em síntese, quando Ja > 0 o sistema irá favorecer a interação dos spins que se encontram sobre a direção preferencial de vibração da rede, ao passo que, quando Ja < 0 as interações situadas fora dessa direção preferencial é que serão favorecidas até um certo valor crítico de Ja. A forma escolhida para avaliar toda a dinâmica dos spins, sob essas condições, foi a técnica de amostragem entrópica, cuja abordagem de simulação se vincula ao algoritmo de Wang-Landau. Embora tenhamos feito uma ampla descrição do sistema para ambas as condições de Ja, os resultados oriundos das simulações ficaram dedicados exclusivamente ao caso de Ja < 0. Com esta estratégia, conseguimos direcionar o nosso estudo para avaliar o comportamento do sistema em circunstâncias particulares de interesse obtidos pelo diagrama de fase, desde o regime de baixas temperaturas até o regime de altas temperaturas. Essa análise nos impulsionou a investigar de forma mais contundente o comportamento do sistema quando ele se encontra com Ja = −1.0, Ja = −3.0 e na região em torno de Ja = −4.0, onde o sistema alcança um regime de frustração máxima. Para cada uma dessas condições em particular, nós conseguimos calcular algumas propriedades termodinâmicas básicas de interesse como a energia do sistema, o calor específico, a magnetização e a susceptibilidade magnética. Esses dados, em conjunto com as diversas simulações efetuadas para vários tamanhos de rede escolhidos com base nessa proposta, também nos ajudou a identificar a existência de fases exóticas associadas ao ponto de frustração máxima e ao seu entorno. Além disso, também conseguimos avaliar o comportamento do sistema na criticalidade, onde calculamos diversos expoentes críticos através da teoria de escala de tamanho finito, que nos permitiu argumentar sobre a ocorrência de transições de fase convencionais (como as transições de segunda ordem) e não convencionais (como a transição de primeira ordem fraca) além da provável classe de universalidade associada a pontos específicos do diagrama de fase.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.identifier.citationNASCIMENTO, R. M. L. Uma proposta de modelo de acoplamento spin-rede anisotrópico. 2025. 94 f. Tese (Doutorado em física) – Faculdade de Física, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/15317
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentInstituto de Física - IF (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Física (IF)
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAcoplamento spin-redepor
dc.subjectAnisotropiapor
dc.subjectFrustraçãopor
dc.subjectSimulação entrópicapor
dc.subjectTransição de fasepor
dc.subjectSpin-lattice couplingeng
dc.subjectAnisotropyeng
dc.subjectFrustrationeng
dc.subjectEntropic simulationeng
dc.subjectPhase transitioneng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL
dc.titleUma proposta de modelo de acoplamento spin-rede anisotrópico
dc.title.alternativeA proposed model for anisotropic spin-lattice couplingeng
dc.typeTese

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