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http://hdl.handle.net/11422/29620
| Type: | Tese |
| Title: | Thermodynamic, magnetic and transport properties of strongly correlated systems |
| Author(s)/Inventor(s): | Silva, Andressa Raquel Medeiros Teixeira da |
| Advisor: | Paiva, Thereza Cristina de Lacerda |
| Abstract: | Recentemente, tem havido interesse em estudar as diversas propriedades de sistemas fortemente correlacionados. A presença de frustração, por exemplo, pode afetar o magnetismo do sistema devido à alta degenerescência do estado fundamental. Sistemas com geometrias específicas podem ser desenvolvidas por meio de engenharia de vacâncias, obtendo sistemas com resposta magnética mais intensa para um determinado regime de interações. Também é possível estudar o efeito de perturbações dependentes do tempo para obtenção de diferentes propriedades. É interessante notar que as propriedades quânticas de sistemas interagentes podem ser percebidas a temperaturas finitas, permitindo analisar efeitos de emaranhamento nessa situação. Neste trabalho estudamos a hamiltoniana de Hubbard por meio de simulações numéricas, em especial por Monte Carlo quântico determinantal, com objetivo de entender os efeitos da interação eletrônica sobre correlações magnéticas e propriedades de transporte. Primeiramente, analisamos a rede kagome, conhecida por possuir frustração. Observamos a transição entre um metal paramagnético e um isolante de Mott em U/t = 6.5 }0.5, e descobrimos ser possível resfriar adiabaticamente nosso sistema para entropias menores que s ≈ ln 2.Também estudamos o emaranhamento de um sítio com o restante da rede em temperaturas finitas como uma forma de sinalizar transições de Mott. Para isso, estudamos a hamiltoniana de Hubbard em três geometrias bidimensionais diferentes cujas transições de Mott são conhecidas e analisamos a relação entre o emaranhamento de um sítio e a interação de Hubbard e a densidade eletrônica. Encontramos que o emaranhamento e suas derivadas quanto a U e quanto a n nos permitem estimar de forma razoável a transição de Mott. Um outro tema abordado foi o estudo de um semimetal de linhas nodais, criado por meio de engenharia de vacânicas a partir de uma rede honeycomb. Identificamos que o sistema se torna um isolante magnético para qualquer U/t > 0, e possui magnetismo não homogêneo dentro da célula unitária, diferente da rede pristina. Finalmente, investigamos como utilizar fotoirradiação para obter supercondutividade em uma rede bicamada. Observamos que é possível introduzir um potencial vetor nas hamiltonianas de Hubbard e tJ que pode ser ajustado de modo a sair do estado fundamental e atingir um estado com maior resposta supercondutora. |
| Abstract: | Recently, there has been increasing interested in studying several properties of strongly correlated systems. The presence of frustration, for instance, can affect the magnetism of the system due to the high degeneracy of the ground state. Systems with specific geometries can be designed through vacancy engineering, obtaining systems with a more intense magnetic response for a given regime of interactions. It is also possible to study the effect of time-dependent perturbations to obtain different properties. It is relevant to note that the quantum properties of interacting systems can be perceived at finite temperatures, allowing the analysis of entanglement effects in this situation. In this thesis we study the Hubbard Hamiltonian through numerical simulations, specifically through determinant quantum Monte Carlo, with the aim of understanding the effects of electronic interaction on magnetic correlations and transport properties. We firstly analyze the kagome lattice, which is known to have frustration. We find a transition between a paramagnetic metal and a Mott insulator at U/t = 6.5 } 0.5, and find that it is possible to adiabatically cool our system to entropies smaller than s ≈ ln 2. We then investigate the entanglement between a site with the rest of the lattice at finite temperatures as a means to signal Mott transitions. To do this, we study the Hubbard Hamiltonian in three different two-dimensional geometries whose Mott transitions are known and analyze the relation between the single-site entanglement with the Hubbard interaction and with the electronic density. We find that the entanglement and its derivatives with respect to U and with respect to n allow us to reasonably estimate the Mott transition. Another topic addressed was the study of a nodal line semimetal, created through vacancy engineering from a honeycomb network. We identified that this system becomes a magnetic insulator for any U/t > 0, and has inhomogeneous magnetism within the unit cell, different from the pristine network. Finally, we investigated how to use photoirradiation to enhance superconductivity in a bilayer. We observed that it is possible to introduce a vector potential in the bilayer Hubbard and t-J models that can be fine-tuned to leave the ground state and access a state with a higher superconducting response. |
| Keywords: | Sistemas fortemente correlacionados Magnetismo Método de Monte Carlo Modelo de Hubbard. Strongly correlated systems Magnetism Monte Carlo method Hubbard model |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA CLASSICA E FISICA QUANTICA MECANICA E CAMPOS |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Física |
| Production unit: | Instituto de Física |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 30-May-2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | Física |
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