Teoria de ondas de spin para ferrimagnetos (s, S) com campo magnético aplicado

Abstract

Transições de fase quânticas, especialmente em magnetos (e.g., ferromagnetos, antiferromagnetos, ferrimagnetos), são induzidas através da variação de um parâmetro externo (e.g., campo magnético B, pressão) em temperatura T nula. No caso da transição induzida por um campo magnético, os pontos críticos quânticos estão localizados nos extremos dos platôs de magnetização e separam fases com gap de fases sem gap. Em uma dimensão, linhas de crossover separam, em T finito, as regiões sem gap, onde as excitações de mais baixa energia formam um líquido de Luttinger, das regiões de platô (fase isolante). Cadeias ferrimagnéticas alternadas, em particular as cadeias (1=2; S), têm magnetização espontânea em T = 0 e uma excitação de baixa energia com gap em campo nulo. Em particular, possuem dois platôs de magnetização: o platô na magnetização de saturação, totalmente polarizado, e, devido ao gap, há um platô de magnetização ferrimagnético. Neste trabalho, discutimos teorias de ondas de spin (interagentes e não interagentes) desenvolvidas para estudar as propriedades em baixa temperatura dessas cadeias ferrimagnéticas sob um campo magnético aplicado: uma partindo do estado clássico ferrimagnético considerando as interações; e outra do estado clássico totalmente polarizado sem interação, ambas utilizando a restrição de Takahashi, comparando seus resultados com dados de simulações de Monte Carlo quântico. Uma vez que estamos interessados em descrever todo o diagrama de fases T vs. B do sistema, aprofundamos a teoria de ondas de spin a partir do vácuo totalmente polarizado. As linhas de crossover do diagrama de fases no regime de baixas temperaturas são obtidas, especialmente as linhas que separam as fases isolantes (com gap) da fase sem gap. Em particular, dos extremos locais das curvas de susceptibilidade e magnetização, identificamos o crossover entre um regime líquido de Luttinger formado pelas excitações do estado clássico ferrimagnético e outro construído das excitações do estado clássico totalmente polarizado. Estes dois regimes líquido de Luttinger são limitados por linhas de crossover que formam um domo assimétrico, como observado em outros magnetos em regimes quânticos sob um campo magnético aplicado.