İki-boyutlu ve kare örgülü spin-1 ısing nanoparçacığının dipol-kuadrupol etkileşmesi altında manyetik ve kuadrupol özelliklerinin incelenmesi
Investigations of magnetic and quadrupole properties of two-dimensional and square lattice spin-1 ising nanoparticle with dipole-quadrupole interactions
Yazar: RAMAZAN KAVLAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ÖZÜM
Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Ferromanyetik = Ferromagnetic ; Manyetik dipol = Magnetic dipol ; Paramanyetik özellikler = Paramagnetic properties ; Spin-1 ising modeli = Spin-1 ising model

Özet:
Bu tez çalışmasında, bilineer (dipol-dipol/ J), bikuadratik (kuadrupol-kuadrupol / K), dipol-kuadrupol (ya da tek / L) ve kristal alan (tek-iyon anizotropisi / D) etkileşmeli iki-boyutlu ve kare örgülü spin-1 Ising homojen ve kompozit nanoparçacığın (NP) mıknatıslanma (M) ve kuadrupol (Q) özellikleri çift (bağ) yaklaşım yöntemi kullanılarak incelendi. Spin-1 Ising modeli yardımı ile kare örgü üzerindeki çekirdek (C), çekirdek-yüzey (CS) ve yüzey (S) bölgeleri için bağ enerji parametreleri (ε_ij) elde edildi. Bağ enerjileri kullanılarak öz uyumlu bağ değişken (P_ij) denklem sistemi çözülerek mıknatıslanma (M) ve kuadrupol (Q) düzen parametreleri hesaplandı. Bu çalışmada ilk olarak iki-boyutlu ve kare örgülü spin-1 Ising homojen ve kompozit nanoparçacık için mıknatıslanmanın ve kuadrupol düzen parametresinin sıcaklığa bağlılığı sonuçları verildi. Farklı, dipol-kuadrupol etkileşme, yarıçap ve manyetik alan değerleri için mıknatıslanma ve kuadrupol düzen eğrileri detaylıca incelendi. Daha sonra, homojen ve kompozit nanoparçacık için manyetik ve kuadrupol histerezis eğrileri farklı dipol-kuadrupol etkileşme, sıcaklık ve yarıçap değerleri için elde edildi. Özellikle histerezis eğrileri üzerinde L parametresinin etkisi ayrıca incelendi. Bu sonuçlara ilave olarak, farklı manyetik alan ve sıcaklık değerleri kullanılarak homojen ve kompozit nanoparçacık için mıknatıslanmanın kristal alana göre değişimi bulundu. Farklı sıcaklık, dipol-kuadrupol etkileşme ve kristal alan parametreleri kullanılarak homojen ve kompozit nanoparçacık için kuadrupol değerinin manyetik alana göre değişimi hesaplandı. Tez çalışmasından elde edilen sonuçları özetleyecek olursak; iki-boyutlu ve kare örgülü homojen ve kompozit nanoparçacıkların manyetik ve kuadrupol özelliklerin araştırılmasında elde edilen yeni özelliklerin bilineer, bikuadratik, kristal alan etkileşmelerine ilave olarak dipol-kuadrupol etkileşme değerinin de etkili olduğu bulunmuştur. Sonuçlar, yapılan diğer teorik çalışmalar ile karşılaştırıldı ve literatür ile uyumlu olduğu gözlendi.

Abstract:
In this thesis, the magnetic (M) and quadrupole (Q) properties of two-dimensional and square lattice spin-1 Ising homogeneous and composite nanoparticle (NP) with bilinear (dipole-dipole / J), biquadratic (quadrupole-quadrupole / K), dipole-quadrupole (or odd / L) and crystal field (single-ion anisotropy / D) interactions have been investigated using the pair (bond) approximation. The bond energy parameters (ε_ij) for core (C), core-surface (CS) and surface (S) parts on square lattices were defined with the spin-1 Ising model. Using the bond energy, the self-consistent equations (P_ij) were solved to calculate the magnetization (M) and quadrupole (Q) order parameters. In this study, firstly, the results of the temperature dependence of magnetization and quadrupole order parameter for two-dimensional and square lattice spin-1 Ising homogeneous and composite nanoparticle are given. Magnetization and quadrupole order curves were examined in detail for different dipole-quadrupole interactions, radius and magnetic field values. Then, magnetic and quadrupole hysteresis curves for homogeneous and composite nanoparticles were obtained for different dipole-quadrupole interaction, temperature, and radius values. In particular, the effect of the L parameter on the hysteresis curves was also examined. In addition to these results, the variation of magnetization according to the crystal field was found for homogeneous and composite nanoparticles using different magnetic field and temperature values. By using different temperature, dipole-quadrupole interaction and crystal field parameters, the variation of the quadrupole value according to the magnetic field was calculated for homogeneous and composite nanoparticles. If we summarize the results obtained from the thesis study; It has been found that the dipole-quadrupole interaction value is also effective in addition to the bilinear, biquadratic, crystal field interactions of the new properties obtained in the investigation of the magnetic and quadrupole properties of two-dimensional and square lattice homogeneous and composite nanoparticles. The results were compared with other theoretical studies, and it was observed that they were compatible with the literature.