Modelo de Hubbard em clusters : interações competitivas e frustração geométrica

Abstract

Com foco em efeitos de frustração geométrica, realizamos um estudo detalhado de algumas propriedades termodinâmicas do modelo de Hubbard estendido, com interação local (U) e entre vizinhos mais próximos (V ), em clusters de três sítios. Em linhas gerais, esta investigação foi conduzida através de uma análise comparativa dos resultados de diagonalização exata para clusters nas geometrias triangular e linear. Além do cluster isolado, com número fixo de elétrons, também consideramos o caso de cluster "aberto", com número médio de ocupação controlado através do ajuste do potencial químico, com o objetivo de investigar efeitos de dopagem. A partir da diagonalização exata da matriz do hamiltoniano em uma base adequada, calculamos quantidades físicas como dupla ocupação de um sítio, calor específico, entropia e correlações de spin em função da temperatura, variando os parâmetros de interação do modelo e a densidade eletrônica. Em particular, destacamos a existência de sinalizações claras de frustração no comportamento térmico do calor específico eletrônico em clusters triangulares, o que nos permite sugerir que medidas de calor específico podem ser uma importante ferramenta experimental para detectar frustra cão geométrica em sistemas de elétrons correlacionados.

With focus on geometrical-frustration e ects, we have performed a detailed study of some thermodynamic properties of the extended Hubbard model, with local (U) and nearestneighbor (V ) interactions, on three-site clusters. In general lines, this investigation was conducted through of a comparative analysis of exact-diagonalization results for clusters in triangular and linear geometries. Besides the isolated cluster, with xed electron number, we also consider the \open-cluster" case, with average occupation number controlled by adjusting the chemical potential, aiming to investigate doping e ects. Starting with the exact diagonalization of the Hamiltonian matrix in a convenient basis, we evaluate physical quantities such as double occupancy of a site, speci c heat, entropy, and spin correlations as functions of temperature, varying interaction parameters of the model and electron density. In particular, we highlight the existence of clear signatures of frustration in the thermal behavior of the electronic speci c heat in triangular clusters, which allows us to suggest that speci c-heat measurements may be an important experimental tool to detect geometrical frustration in correlated-electron systems.