Propiedades físicas de cadenas de espines mixtos

Abstract

En este trabajo se investigan las propiedades físicas de las cadenas de espines mixtos. Por medio de una teoría de campo medio y el grupo de renormalización de la matriz densidad (DMRG) se mostró que las cadenas de Ising de espines mixtos (S,s) con anisotropía de campo cristalino exhiben, en general, 2s+1 plateaux en la curva de magnetización. También se pudo establecer la validez de la teoría de ondas de espín en el cálculo de las propiedades en el estado base de cadenas de Heisenberg en el régimen de eje fácil de la anisotropía. Usando conceptos como entrelazamiento y pureza se estudiaron las transiciones de fase cuántica en cadenas de Heisenberg con anisotropía magnética mostrando cómo se pueden obtener los puntos críticos con mayor precisión que usando técnicas convencionales de la materia condensada. Por otro lado, usando DMRG dependiente del tiempo se pudo estudiar la dinámica de una pared de dominio en una cadena de espines (1,1/2) con interacciones de tipo XX. Se mostró que la evolución de la magnetización en este caso es más rápida que en la cadena de espines 1/2 preparada bajo las mismas condiciones, lo cual puede ser de importancia práctica en el transporte de información binaria en nanoestructuras magnéticas. Finalmente se investigaron las propiedades a temperatura finita de las cadenas de espines mixtos usando DMRG con ancillas. Pudimos explicar por medio de una imagen efectiva el comportamiento novedoso de un compuesto sintetizado recientemente el cual consiste en cadenas de espines mixtos (3/2,1/2) con dimerización antiferromagnética-ferromagnética. / Abstract. In this work we investigate the physical properties of mixed-spin chains. By means of a mean field theory and the density matrix renormalization group (DMRG) we showed that, in general, mixed-spin (S,s) Ising chains with crystal-field anisotropy display 2s+1 plateaux in the magnetization curve. We also established the validity of the spin wave theory in the calculation of ground-state properties of Heisenberg chains in the easy-axis regime of the anisotropy. Using concepts such as entanglement and purity we studied quantum phase transitions in Heisenberg chains with magnetic anisotropy showing how the critical points can be obtained more accurately than using customary condensed matter approaches. On the other hand, we studied with the adaptive time-dependent DMRG the domain-wall dynamics in a mixed-spin (1,1/2) chain with XX interactions. We showed that the evolution of magnetization in this case is faster than in a spin-1/2 chain under the same conditions, which might be of importance in the transport of bitwise information in magnetic nanostructures. Finally the properties of mixed-spin chains at finite temperature were investigated using DMRG with ancillas. Using an effective picture we explained the novel magnetic behavior of a recently synthesized mixed-spin (3/2,1/2) chain compound with antiferromagnetic-ferromagnetic bond dimerization.