Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: A transição ordem-desordem em sistemas tipo Ising com Spin 1/2 (modelo de 2 estados) é estudada para diferentes problemas caracterizados por alta cooperatividade. A universalidade manifesta por esses problemas permite descrevê-los através de um mesmo modelo estatístico, onde a natureza da...

Resumo: A transição ordem-desordem em sistemas tipo Ising com Spin 1/2 (modelo de 2 estados) é estudada para diferentes problemas caracterizados por alta cooperatividade. A universalidade manifesta por esses problemas permite descrevê-los através de um mesmo modelo estatístico, onde a natureza da interação é um parâmetro irrelevante. A admissão de correlações entre sítios na fase desordenada, com o conseqüente desenvolvimento da ordem de curto alcance, leva a resultados não previstos pela teoria de campo molecular clássica mas observados experimentalmente. A correlação entre multi-sítios pode ser incluída progressivamente usando o método de Kikuchi ou método de variação de aglomerados, de modo a descrever a transição de fase de segunda ordem. Em particular, estudamos a susceptibilidade paramagnética para um sistema magnético, especialmente no que diz respeito aos fenômenos relacionados com as propriedades da ordem de curto alcance. O resultado exato para as freqüências de ressonância do aglomerado de spins é obtido através do método de funções de Green desenvolvido por Zubarev. Uma transição de primeira ordem também pode ser descrita através do mesmo modelo seguindo o procedimento de Lee e Yang para o gás de rede (lattice gás). A transição de fase sólido-fluido para um sistema bidimensional é estudada em estreita analogia com um sistema magnético, sendo que o calor latente da transição de primeira ordem dá origem a um campo magnético efetivo dependente da temperatura quando usado o isomorfismo com um sistema magnético. Usamos este modelo para analisar a transição gel-fluido de bicamadas e monocamadas de lipídios, o que parece ser uma boa simulação do comportamento de membranas biológicas

Abstract: The order-disorder transformation for the Ising model with spin 1/2 is studied in relation to several problems in the area of cooperative phenomena. All those problems can be described by a two-state model and correspondingly mapped onto the Ising model, their critical behavior having...

Abstract: The order-disorder transformation for the Ising model with spin 1/2 is studied in relation to several problems in the area of cooperative phenomena. All those problems can be described by a two-state model and correspondingly mapped onto the Ising model, their critical behavior having universal properties no matter the details of the interaction. Correlation effects in the disordered phase lead to short-range order a fact not accounted for by the classical molecular field theory but responsible of several important observed properties. Multi-site correlations can be progressively included into the theory by means of the cluster-variation method developed by Kikuchi for order-disorder transformations. In particular. the paramagnetic susceptibility for an Ising system is studied, taking into account those effects related to short-range order. An exact result for the resonance frequencies of an Ising system is obtained using the Green function formalism developed by Zubarev. A first order phase transition can also be accounted for with the same model following the procedure of Lee and Yang for the lattice gas. The solid-fluid transition for a bidimensional system is studied in close analogy with a magnetic system, the latent heat of the transition giving origin to a temperature dependent effective magnetic field, when the natural isomorphism with the magnetic system is formulated. This latter model is used to study the gel-fluid transition of lipid mono and bilayers, a problem which describes fairly well the behavior of biological membranes