Un modelo teórico para las propiedades magnéticas de los compuestos $K_2Cu_5(TeO_3)(SO_4)_3(OH)_4$ y $Na_2Cu_5(TeO_3)(SO_4)_3(OH)_4$

BARTOLOMÉ, I. L.; ERRICO, L.; FERNÁNDEZ, V.; MATERA, J. M.; GIL REBAZA, A.V.; LAMAS, C. A.

Bariloche

Congreso; 107a Reunión Anual de la Asociación Física Argentina; 2022

Asociación Física Argentina

Recientemente, dos nuevos sulfatos de teluro, K2 Cu5 (TeO3 )(SO4 )3 (OH)4 y Na2 Cu5 (TeO3 )(SO4 )3 (OH)4 (etiquetados como Na-TS y K-TS) han sido sintetizados y caracterizados tanto desde el punto de vista estructural como magnético [1]. Ambos compuestos cristalizan en una estructura monoclínica (grupo espacial P21/m). Lo interesante de estos compuestos es que su comportamiento magnético se asocia a un electrón desapareado de cada ion Cu2+ , que forman una subred tipo 1D Kagomé-strip, geometría que puede considerarse como la reducción a una dimensión de la red bidimensional de Kagomé.Basados en los resultados experimentales, presentamos aquí un modelo magnético que considera cinco constantes de acoplamiento entre iones Cu, las cuales fueron determinadas a partir de cálculos de primeros principios basados en la Teoría de la Funcional Densidad (DFT)y un Hamiltoniano de espín modelo (Heisenberg). El modelo obtenido se estudió mediante métodos numéricos, determinándose la curva de magnetización a 0 K mediante Density Matrix Renormalization Group (DMRG) y propiedades termodinámicas mediante diagonalización exacta.Nuestros cálculos DFT, usando la aproximación GGA+U para el término de correlación e intercambio, predicen correctamente la estructura de ambos compuestos, la cual es prácticamente independiente de la configuración de espín. Basados en el modelo de Heisenberg y las energías determinadas para diferentes configuraciones magnéticas hemos obtenido las cinco principales constantes de acoplamiento magnético del Na-TS y el K-TS, y a partir de ellas la temperatura de Curie-Weiss de ambos sistemas, las cuales resultan prácticamente independientes del parámetro U y están en excelente acuerdo con los resultados experimentales [1].Ambos sistemas presentan una mezcla de acoplamientos ferromagnéticos y antiferromagnéticos, resultado en excelente acuerdo con la regla de Goodenough-Kanamori-Anderson. Los modelos numéricos predicen que a T = 0 K existen dos plateaux en la curva de magnetización.[1] Y. Tang, W. Guo, H. Xiang, S. Zhang, M. Yang, M. Cui, N. Wang, and Z. He, Inorg.Chem 55, 39 (2016)