Mionska mesta in vpliv mionov na kristalna električna polja v kvantnem magnetu ErTa$_7$O$_{19}$Malovrh, Marcel (Avtor) Gomilšek, Matjaž (Mentor) mionska spektroskopijateorija gostotnih funkcionalovkristalna električna poljakvantne spinske tekočinefrustracijaV magistrskem delu obravnavamo sistem ErTa$_7$O$_{19}$ (ETO), ki je sestavljen iz močno frustrirane 2D trikotne mreže magnetnih ionov Er$^{3+}$ (efektivni spini 1/2) s skoraj-Isingovimi sklopitvami, za katerega se predvideva, da bi lahko imel osnovno stanje z lastnostmi kvantne spinske tekočine. Na ETO so bili opravljeni eksperimenti z elastičnim sipanjem nevtronov in mionsko spektroskopijo, katerih rezultati se ne skladajo: nevtroni kažejo magnetni red pri nizkih temperaturah, mioni pa reda ne zaznajo. Ena vodilnih razlag je, da mion kot nabit delec lokalno preoblikuje kristalno mrežo. V delu preverimo to razlago z \textit{ab initio} simulacijami. S pomočjo teorije gostotnih funkcionalov (DFT) določimo mesta za zaustavitev mionov in njihove vplive na lokalno atomsko okolico. Najdemo štiri kandidatna mesta, od katerih se le eno ujema z eksperimentalnim negativnim predznakom Knightovega premika. Nato s formalizmom Stevensovih operatorjev izračunamo spremembe kristalnih električnih polj na ionih Er$^{3+}$, naprej v modelu točkastega naboja (pri katerem predpostavimo, da je ves naboj zbran na mestih ionov) in nato v modelu porazdeljenega naboja (pri katerem upoštevamo še prostorsko razmazanost gostote elektronov po kristalu). Uvedemo tudi nov postopek za izračun popravkov Stevensovih koeficientov zaradi prisotnosti miona iz rezultatov DFT, ki jih dodamo eksperimentalnim vrednostim Stevensovih koeficientov za čisti kristal, kar vodi do natančnejših rezultatov od v celoti \textit{ab initio} ocene Stevensovih koeficientov. Izračunamo tudi spremembe kristalnih nivojev in magnetnih $g$ tenzorjev. Opazimo velike razlike med rezultati obeh modelov, ter velike spremembe v kristalnih nivojih in $g$ tenzorjih mionu bližnjih ionov Er$^{3+}$. To namiguje, da mion resnično dovolj preoblikuje kristal, da bi lahko to razložilo navidezno neskladje med eksperimenti z mioni in nevtroni. S pomočjo DFT izračunamo še jedrski prispevek k izmerjeni specifični toploti ETO pri nizkih temperaturah, kar omogoči, da izluščimo čisto magnetni prispevek in s tem pravilno interpretacijo osnovnega stanja tega kvantnega magneta.20262026-08-19 08:15:08Magistrsko delo/naloga185722VisID: 161718COBISS_ID: 289298947sl