Silindirik spin-3/2 Ising nanotüp sisteminin dengede ve dengede olmayan manyetik özellikleri
The equilibrium and nonequilibrium magnetic properties of cylindrical spin-3/2 Ising nanotube system
Yazar: YUSUF KOCAKAPLAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KESKİN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Dinamik davranış = Dynamic behavior ; Faz diyagramı = Phase diagram ; Faz dönüşümleri = Phase transformations ; Manyetik malzemeler = Magnetic materials ; Manyetizma = Magnetism ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Nanotüp = Nanotube

Özet:
Silindirik spin-3/2 Ising nanotüp sisteminin denge ve dengede olmayan (dinamik) durumlar için termodinamik ve manyetik özellikleri kapsamlı bir şekilde incelendi. Denge durumunda, korelasyonlu Etkin-Alan Teorisi (EFT) kullanılarak sistemin mıknatıslanma, iç enerji, ısı sığası, alınganlık, entropi, serbest enerji, histerezis ilmeği, faz diyagramı ve telafi (compensation) davranışları gibi termodinamik ve manyetik özellikleri incelendi. Hamiltonyen parametrelerine bağlı olarak ikili veya üçlü histerezis ilmekleri gibi bazı karakteristik histerezis davranışları bulundu. Sistem parametrelerinin uygun değerlerinde Q-, R-, P-, N- ve S-tipi telafi davranışları gözlendi. Denge durumu için elde edilen faz diyagramlarında birinci-, ikinci-dereceden faz geçişleri ve izole kritik nokta (CP) elde edildi. Dengede olmayan durumda, Glauber tipi stokastik dinamik temelli korelasyonlu Etkin-Alan Teorisi (DEFT) kullanılarak, silindirik nanotüp ve kare örgü sistemleri için spin-3/2 Ising modelinin dinamik davranışları incelendi. İlk önce DEFT dinamik denklemleri elde edildi. Elde edilen bu dinamik denklemler Adams-Moulton ve Romberg integrasyon metotlarıyla çözüldü. Sistemlerdeki fazları bulmak için ortalama düzen parametrelerinin zamanla değişimleri incelendi. Dinamik faz geçişlerinin doğasını (birinci- ve ikinci-derece) karakterize etmek ve dinamik faz geçiş (DFG) sıcaklıklarını elde etmek için dinamik düzen parametrelerinin davranışı indirgenmiş sıcaklığın bir fonksiyonu olarak incelendi. Dinamik faz diyagramları farklı düzlemlerde sunuldu. Dinamik faz diyagramları, sistem parametrelerine bağlı olarak, dinamik sıfır sıcaklığı (Z), çoklu (A), tetra kritik (M), kritik son (E), üçlü kritik (TP) ve kuadrupol nokta (QP) gibi dinamik kritik noktalara sahiptir ve aynı zamanda re-entrant davranış sergilemektedir.

Abstract:
The thermodynamic and magnetic properties of cylindrical spin-3/2 Ising nanotube system are investigated for the equilibrium and non-equilibrium (dynamics) states, in detail. In equilibrium state, by using the effective-field theory (EFT) with correlations, the thermodynamic and magnetic properties of the system, such as  magnetization, internal energy, heat capacity, susceptibility, entropy, free energy, hysteresis loop, the phase diagram and compensation behavior have been examined. As depending on the Hamiltonian parameters, some characteristic hysteresis behaviors are found, such as the existence of double and triple hysteresis loops. For the appropriate values of the system parameters, the Q-, R-, P-, N- and S- types of compensation behaviors are observed. In the phase diagrams of equilibrium state, the first-, second-order phase transitions and isolated critical point (CP) are obtained. In non-equilibrium state, by utilizing the Glauber-type stochastic dynamic approach based on the effective-field theory with correlations (DEFT), the dynamic behaviors of spin-3/2 Ising model on the square lattice and cylindrical nanotube systems are investigated. Firstly, the DEFT dynamic equations are obtained. These dynamic equations are solved by Adams-Moulton and Romberg integration methods. The time variations of average order parameters are investigated to find the phases in the systems. The behaviors of the dynamic order parameters as a function of the reduced temperature are studied to characterize the nature (first- and second-order) of the dynamic phase transitions and obtain the dynamic phase transition (DPT) temperatures. The dynamic phase diagrams are presented in different planes. As depending on the system parameters, the dynamic phase diagrams exhibit dynamic zero temperature (Z), multicritical (A), tetracritical (M), critical end (E), triple (TP) and quadruple points (QP) as well as reentrant behavior.