Spin glass phase in neodymium, simulated with the UppASD software
2024 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Spin glass is a magnetic state characterized by several intriguing features such as disorder, frustration, and aging. The term ”spin glass”is derived from the disorder of atomic positions in ordinary windowglass, whereas, in spin glasses, it is the magnetic moments that are disordered. Building on previous investigations of the phase transitionsin the low-temperature region of neodymium, this study explores thepotential existence of a spin glass phase in the low and intermediate temperature regions. The Uppsala atomistic spin dynamics (UppASD) simulations were employed to produce phase diagrams andautocorrelation functions. Additionally, the input parameters of theUppASD software were examined to identify a configuration that minimizes computational time while maintaining accuracy. The autocorrelation functions are compared to the Edwards-Anderson model of a spin glass, as well as ferromagnetic and anti-ferromagnetic systems.Our UppASD simulations revealed glassy features in neodymium below 3.5 K and anti-ferromagnetic behavior at higher temperatures,which proved challenging to characterize.
Abstract [sv]
Spinnglas är ett magnetiskt tillstånd som kännetecknas av flera intressanta egenskaper; oordning, frustration och åldrande. Namnet spinnglas kommer från oordningen i atomstrukturen som man finner i fönsterglas, medan det i spinnglas är de magnetiska momenten som är oordnade. Denna rapport bygger på ett tidigare arbete som undersökte hur fasdiagramet ser ut för neodym vid låga temperaturer. I denna rapport undersöktes det om det finns spinnglas-tillstånd i neodym vid temperaturer mellan 0 och 20 K. Detta genomfördes genom att neodym simulerades med hjälp av beräkningskoden Uppsala Atomic Spin Dynamics (UppASD) för att producera fasdiagram och autokorrelationsfunktioner. En del av arbetet omfattade även att undersöka UppASD-mjukvaran för att hitta en konfiguration som minimerar körtiden men samtidigt ger tillräckligt noggranna resultat. Autokorrelationsfunktionerna jämfördes med Edwards-Anderson modellen för ett spinnglas, samt med ferromagnetiska och anti-ferromagnetiska tillstånd. UppASD-simulationerna visade på glasiga egenskaper vid temperaturer under 3.5 K. Vid högre temperaturer visade simulationerna på ett anti-ferromagnetiskt tillstånd, som också var svårt att karakterisera.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 37
Series
FYSAST ; FYSKAND1199
Keywords [en]
spin glass, neodymium, atomistic spin dynamics, UppASD
National Category
Condensed Matter Physics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-535062OAI: oai:DiVA.org:uu-535062DiVA, id: diva2:1884153
Educational program
Upper Secondary School Teacher Education Programme
Supervisors
Examiners
2024-08-092024-07-142024-08-09Bibliographically approved