Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Shahbazi,Peyman Sahebsara
فرهاد شهبازی دستجرده (استاد راهنما) پیمان صاحب سرا (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mojtaba Shojae shabankah
مجتبی شجاع شبانکاه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Heisenberg Model on ‌ Bilayer Honeycomb Lattice of Manganite Bi3Mn4O12(NO3)
Recent experiment on spin-3/2 bilayer honeycomb lattice antiferromagnet shows a spin liquid behavior down to very low temperatures . This behavior can be ascribed to the frustration effect due to competitions between first and second nearest neighbor antiferromagnet interaction . Motivated by the experiment , we study Antiferromagnet Heisenberg model , using Mean field theory and Holestein-Primakov transformation . In mean field theory we use magnetization as a local field in a spin system and fourier transform the hamiltonian to find an interaction matrix . By diagonalizing this interaction matrix and choosing the lowest eigenvalue we can deduce the ground state of the system . This minimum eigenvalue changes by variation of J2 and J2| we found that two eigenvalues determine the phases of the system . Although both of eigenvalues have minimum at Q=0 , they show different state for spins . One of these minima shows antiferromagnetic phase and the other shows layer antiferromagnetic phase . Moreover they have coexistence line which is a line of first order transition . Furthermore degenerate phases have two region due to these two eigenvalues . They have no coexistence line in the phase diagram . Through this calculation shows that this system has highly degenerate ground states in both eigenvalues . Second nearest neighbor calculation in adjacent layer and drawing phase diagram of this system in J2-J2| shows that these neighbors also increase frustration in the system . Moreover by usingHolestein-Primakov transformation we can add the quantum effect of magnon states to the system . The manganite Bi3Mn4O12(NO3) Which was shows no spin ordering down to low temperatures has coupling constants in antiferromagnetic area of our phase diagram . Using Heisenberg hamiltonian we cannot explain the frustration effects for this manganite . The quantum effects or other interaction in this hamiltonian may explain the absence of ordering down to low temperature for the manganite . Keywords: Antiferromagnet Heisenberg Model , Spin-Liquid,Frustration , Mean field theory , Holestein-Primakov Transformation, Manganite Bi3Mn4O12(NO3)
اخیرا بررسی مواد هم‌بسته‌ی قوی مخصوصا منگنایت‌ها در فیزیک ماده چگال مورد توجه زیادی قرار گرفته است. برخی از سیستم‌های همبسته‌ی قوی در دماهای پایین دچار تبهگنی بی‌نهایتی در حالت پایه‌ی خود شده که از منظم شدن آن‌ها در دماهای خیلی پایین جلوگیری می‌کند. جالب آن‌که برخی از این تبهگنی ها در انرژی کلاسیکی اتفاق می‌افتد. این مواد در دماهای خیلی پایین فازهای شگفت‌آور مایع اسپینی‌ای که در این پایان‌نامه مورد بررسی قرار گرفته‌اند، از خود نشان می‌دهند. در این‌جا ما از هامیلتونی کلاسیکی هایزنبرگ استفاده کرده و در ابتدا با روش میدان میانگین سعی می‌کنیم حالت پایه‌ی شبکه‌ی لانه‌زنبوری دولایه را مورد بررسی قرار داده و سیمای فاز این سیستم را بر اساس تغیرات ضریب جفت‌شدگی همسایه دوم در یک لایه و ضریب جفت‌شدگی همسایه‌ها در لایه‌ی بعد مطالعه کنیم. از آن‌جایی که در روش میدان میانگین از قطری کردن ماتریس ضرایب برهم‌کنش در فضای فوریه استفاده می‌کنیم و یاخته‌ی واحد در این شبکه دارای چهار اتم است، چهار ویژه مقدار برای این ماتریس به‌دست آمده که کمترین آن حالت پایه‌ی سیستم را ارائه می‌دهد. در این شبکه کمتر بودن ویژه مقادیر بین دو ویژه مقدار بر اساس تغییرات و متغیر بوده و باعث به‌وجود آوردن مرز همزیستی با گذار فاز مرتبه اول بین دو فازی که دارای یک کمینه در نقطه‌ای که عدد موج آن صفر است، در این سیستم می‌شود. در این حالت گذار فاز سیستم بین فاز پادفرومغناطیس و پادفرومغناطیس لایه‌ای خواهد بود. به‌واسطه‌ی این دو ویژه مقدار همچنین دو ناحیه‌ی ناکامی در این سیستم به‌وجود آمده که رابطه‌ی عدد موج وابسته به این دو ناحیه‌ی ناکامی نیز متغیر خواهد بود. ناحیه‌هایی نیز با فاز پیچشی در این سیستم به‌وجود آمده که هر دو ویژه‌مقدار کمینه اتفاق می‌افتد؛ جالب آن‌که مرز بین این نقاط ناکامی مشترک بوده با این تفاوت که رابطه‌ی عدد موج کمینه برای این فاز‌ها براساس روابط متفاوت به‌دست می‌آید. در کنار این روش رویکرد دیگری برای بررسی فاز‌های به‌وجود آمده در سیستم‌های همبسته‌ی به‌خصوص فاز ناکامی وجود دارد و آن استفاده از تبدیلات اسپینی هولشتاین-پریماکوف برای به‌دست آوردن انرژی این سیستم به‌صورت مستقیم و براساس فاز بین اسپین‌های هر نقطه‌ی یاخته واحد شبکه مورد نظر است. با به‌کار بردن این تبدیل‌ها اثرات کوانتومی هم اضافه شده که با در نظر گرفتن آن‌ها می‌توان اثر این قسمت از هامیلتونی را مورد بررسی و تغییرات ناشی از افت و خیز های کوانتومی را مورد مطالعه قرار داد. ماده‌ی که یک منگنایت است نیز اخیرا با این شبکه مورد آزمایش قرار گرفته و تا دماهای نزدیک صفر مطلق هیچ نظم مغناطیسی در آن دیده نشده است. ما در این پایان نامه نشان می‌دهیم ناکامی در این ماده ناشی از اثر هامیلتونی‌های کلاسیک موجود نبوده و دلایل دیگری از جمله اترات اختلالی برهمکنش‌های دیگر یا اثرات کوانتومی برای به‌حالت کلاسیک بردن این ماده وجود دارد که باید مورد بررسی قرار گیرند. کلمات کلیدی مدل هایزنبرگ پادفرومغناطیس، ناکامی مغناطیسی، نظریه‌ی میدان میانگین، تبدیلات هولشتاین-پریماکوف، مایع اسپینی، منگنایت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی