Temperatura de compensação e comportamento crítico de modelos de ising em camadas

Abstract

Estudamos as propriedades termodinâmicas e magnéticas de um modelo de Ising ferrimagnético emcamadas. O sistema é composto por dois tipos de planos não equivalentes dispostos alternadamente,sendo que o sistema pode ter apenas dois planos (bicamada) ou infinitos planos (multicamadas). Asinterações intracamada são ferromagnéticas enquanto as interações inter-camadas são antiferromagnéticase um dos tipos de plano é diluído aleatoriamente. O estudo é realizado em uma abordagem deMonte Carlo, empregando o método de repesagem dos múltiplos histogramas e ferramentas de análisede escala de tamanho finito. Além disso, realizamos cálculos de campo médio e campo efetivopara o mesmo modelo. Verificamos a ocorrência de um fenômeno de compensação e determinamosas temperaturas de compensação e temperaturas críticas do modelo em função dos parâmetros do hamiltoniano.Nós apresentamos uma discussão detalhada acerca das regiões do espaço de parâmetrospara as quais o efeito de compensação está presente ou ausente. Nossos resultados de Monte Carlo,campo médio e campo efetivo são então comparados com a aproximação de pares aplicada ao mesmomodelo por Balcerzak e Szalowski (2014). Também estudamos o comportamento crítico do sistemamulticamadas através do método de análise de escala de tamanho finito para várias grandezas termodinâmicas.Nossas estimativas dos expoentes críticos a, ß, ? e ? são consistentes com a classe deuniversalidade do modelo de Ising tridimensional com diluição aleatória (de sítios ou de ligações).

Abstract: We study the thermodynamic and magnetic properties of a layered Ising ferrimagnet. The systemis composed of two types of non-equivalent planes arranged alternately, so that the system can haveonly two planes (bilayer) or infinite planes (multilayer). The intralayer couplings are ferromagneticwhile the interlayer interactions are antiferromagnetic and one of the types of plane is randomlydiluted. The study is carried out within a Monte Carlo approach employing the multiple histogramreweighting method and finite-size scaling tools. In addition, we perform mean-field and effectivefieldcalculations for the same model. The occurrence of a compensation phenomenon is verified andthe compensation and critical temperatures of the model are obtained as functions of the Hamiltonianparameters. We present a detailed discussion of the regions of the parameter space where thecompensation effect is present or absent. Our Monte Carlo, mean-field, and effective-field results arethen compared with the pair approximation applied to the same model by Balcerzak and Szalowski(2014). We also studied the critical behavior of the multilayer system through a finite-size scalinganalysis for various thermodynamic quantities. Our estimates of the critical exponents a, ß, ?, and? are consistent with the universality class of the three-dimensional random (-site or -bond) Isingmodel.