Karma spin-1 ve spin-2 ısing nanotel sisteminin dinamik davranışlarının incelenmesi
Investigation of the dynamic behaviors of mixed spin-1 and spin-2 ising nanowire system
Yazar: ADEM MÜLAZIMOĞLU
Danışman: PROF. DR. BAYRAM DEVİREN
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Hem istatistiksel mekanik hem de malzeme biliminin en önemli araştırma konularından biri olan manyetik nanoteller, manyetik kayıt ortamı, manyetik soğutma, manyetik akışkanlar, spin elektroniği, optik, sensörler, termoelektronik cihazlar, kanser teşhisi ve tedavisi gibi birbirinden farklı birçok potansiyel teknolojik uygulamalar nedeniyle teknoloji ve sanayinin kritik alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Birçok farklı tipteki manyetik nanotellerin denge manyetik özellikleri üzerine birçok çalışma olmasına rağmen, denge dışı manyetik özellikleri üzerine yapılan çalışmalar sınırlıdır. Aynı zamanda şunu da belirtmek gerekir ki, karma spin tipi nano yapılar tek spinli nano yapılarından daha ilginç özelliklere sahiptir ve bu sistemlerde tek-spinli Ising modelinde gözlemlenemeyen birçok yeni ve üstün manyetik özellik sergiler. Tüm bu nedenlerden dolayı, farklı spin sistemlerinin değişik yöntemler ile teorik olarak incelenmesi önemlidir.

Bu nedenle, bu çalışmada Glauber tipi stokastik dinamiğe dayalı ortalama alan teorisi, salınımlı bir manyetik alan varlığında çekirdek-kabuk yapısına sahip ferrimanyetik karma spin (1, 2)  Ising nanotel sisteminin denge dışı manyetik özelliklerini araştırmak için kullanılacaktır. Sistemin denge dışı manyetik özelliklerini (dinamik faz geçişleri, faz diyagramları) sayısal olarak incelenmiştir. Dinamik ortalama alan denklemleri, ortalama alan teorisiyle iç içe geçmiş Glauber dinamiklerinden türetilmiştir. Sistemdeki mevcut faz bölgelerini elde etmek için zamanla değişen ortalama öz ve kabuk mıknatıslanmaları araştırılmıştır. Dinamik faz geçişlerinin doğasını tanımlamak ve dinamik faz geçiş sıcaklıklarını elde etmek amacıyla dinamik düzen parametrelerinin sıcaklık ile değişimi hesaplandı. Son olarak, sistemin dinamik faz diyagramları, salınımlı manyetik alan-sıcaklık düzleminde elde edilmiştir. Bu faz diyagramları Hamilton terimlerine güçlü bir şekilde bağlı olmakla birlikte, faz diyagramlarında üç temel ve bir karma fazın yanında dinamik üçlü kritik nokta gibi bazı dinamik özellikler sergilemektedir.

Abstract:
The magnetic nanowires which are one of the most important research topics in both statistical mechanics and material science is widely used in the crucial areas due to the potential technological applications. Although there have been many studies on the equilibrium magnetic features of varied types of the magnetic nanowires, the studies on the out-of-equilibrium magnetic properties are limited. At the same time, mixed-spin type nanostructures also contain more interesting properties than single-spin nanostructures and exhibit many novel properties in these systems, which cannot be observed in the single-spin Ising model. Therefore, it is also being studied for various methods with different spin mixing.

Hence, the mean field theory based on Glauber type stochastic dynamics is utilized to investigate the out-of-equilibrium magnetic behaviors of the ferrimagnetic mixed spin (1, 2) hexagonal Ising nanowire with core-shell structure in the presence of an oscillating magnetic field. We study numerically the non-equilibrium magnetic properties (the dynamic phase transitions,  phase diagrams) of the system. The dynamic mean-field equations are derived from the Glauber dynamics intertwined with the mean-field theory. The time varying average core and shell magnetizations are investigated to discover the phases of the system. The temperature variation of the dynamic order parameters is figured out for the purpose of qualifying the nature of the dynamic phase transitions, and getting the dynamic phase transition temperatures. Finally, the dynamic phase diagrams (DPDs) of the system are depicted in the plane of the oscillating magnetic field versus temperature, which exist three fundamental and one mixed phases. The DPDs also display some dynamic special features such as the dynamic tricritical point, which powerfully hinge on the Hamiltonian terms