Resumo |
As propriedades magnéticas de sistemas de spins em diferentes topologias têm atraído muita atenção dos físicos por causa de diferentes comportamentos que são observados apenas em materiais com determinadas geometrias. O arranjo dos spins em um material, tais como suas interações, influenciam nas propriedades físicas observadas neste. Um bom exemplo são os spin ices (gelos de spin), materiais cujos spins estão dispostos respeitando a chamada "regra do gelo”, devido às frustrações geométricas presentes em sua estrutura cristalina, de modo que uma violação desta regra conferiria ao material propriedades magnéticas semelhantes a de um monopólio magnético. Dentre as peculiaridades provenientes das interações de diferentes tipos de arranjos de spins, têm-se os fenômenos de fracionalização e fenômenos de excitações que culminam no surgimento de quasi-partículas como holons, spinons, magnons, skyrmions e entre outros. Estes fenômenos emergentes se mostram diretamente relacionados com a geometria do sistema, o que evidencia a importância de estudar as propriedades magnéticas das organizações de spins em diferentes topologias. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo realizar uma revisão teórica dos conceitos fundamentais para a descrição matemática da dinâmica dos spins nos magnetos quirais e nos gelos de spin, além de uma breve discussão sobre excitações topológicas. Ao longo do trabalho foram discutidos os princípios necessários para a compreensão da descrição do espaço anisotrópico de trocas para, a partir deste, introduzir os diferentes termos de acoplamento para as diferentes estruturas analisadas. Como resultado obtivemos uma descrição analítica para as hamiltonianas dos spin ices e magnetos quirais coerentes com a literatura. Infelizmente, devido às complicações trazidas pelo período de pandemia, as realizações dos experimentos não foram possíveis. Como perspectivas futuras tem-se a investigação de excitações e quasi-partículas emergentes em materiais topológicos, em especial Skyrmions e excitações em redes de Skyrmions. |