PEMODELAN TWO-LEGS ZIG-ZAG LADDER DIMENSI DUA UNTUK SIMULASI SIFAT MAGNETIK DAN ENERGI INTERAKSI DARI SISTEM SPIN KUANTUM NH4CuCl3

Abstract

Studi mengenai sistem spin 1/2 rantai antiferromagnetik model Heisenberg pada sistem spin kuantum suatu material merupakan pembahasan yang sangat menarik dalam beberapa tahun terakhir. Sebagai contoh adalah senyawa NH4CuCl3. Senyawa ini merupakan salah satu keluarga senyawa KCuCl3. Bahan NH4CuCl3 bersifat antiferomagnetik dan mempunyai plateau magnetisasi. Berdasarkan hasil eksperimen ditemukan plateau magnetisasi pada 1/4 dan 3/4 saturasi magnetisasi penuh. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan mode mengenai fenomena yang terdapat pada sistem spin kuantum NH4CuCl3. Pemodelan two-legs zig-zag ladder dimensi dua didasarkan pada topologi two-legs coupled zig-zag ladder dari sistem spin kuantum NH4CuCl3. Untuk menguji pemodelan, dilakukan pemrograman ALPS untuk memodelkan two-legs zig-zag ladder yang diaplikasikan pada Hamiltonian Heisenberg. Pemodelan two-legs zig-zag ladder memiliki sistem frustrasi bersegi ganjil. Untuk menghitung harga harap suseptibilitas magnetis terhadap suhu, simulasi dijalankan dengan algoritma Quantum Monte Carlo ALPS. Simulasi dilakukan dengan cara merubah simetri kisi pada pemodelan two-legs zig-zag ladder dengan cara memberikan nilai konstanta δ yang berbeda. Hal tersebut dikarenakan Simulasi Quantum Monte Carlo tidak dapat menghitung harga harap suseptibilitas magnetik terhadap suhu pada sistem frustrasi penuh. Dengan cara ini diharapkan harga harap suseptibilitas magnetik dapat didekati. Simulasi Quantum Monte Carlo memberikan vii hasil bahwa pemodelan two-legs zig-zag ladder dengan nilai konstanta kopling J =2 dan J =4 serta nilai konstanta δ = 0,7 dan δ = 0,8 dapat mendekati nilai Temperatur Neel bahan NH4CuCl3 yang didapatkan dari hasil eksperimen yang bernilai 4K.

2 Nilai konstanta kopling dan perubahan simetri kisi yang mendekati temperatur Neel NH 4CuCl3, kemudian dievaluasi lebih lanjut pada kurva magnetisasinya. Harga harap magnetisasi dari pemodelan two-legs zig-zag ladder dihitung dengan menggunakan algoritma DMRG (Density Matrix Renormalization Group). Dari hasil simulasi untuk konstanta kopling J 1 =2 dan J =4 dengan konstanta δ = 0,7 didapatkan plateau pada 3/8, 1/2, 2/3, dan 3/4 saturasi magnetisasi penuh, sedangkan simulasi untuk konstanta kopling J1=2 dan J2=4 dengan konstanta δ = 0,8 didapatkan plateau pada 3/8, 1/2, dan 3/4 saturasi magnetisasi penuh. Hasil ini tentu saja berbeda dengan keberadaan plateau magnetisasi NH4CuCl3 dari hasil eksperimen dan berbeda dengan hasil pemodelan two-legs zig-zag ladder dimensi satu. Sedangkan nilai energi interaksi spin bahan NH 4CuCl3 pada kondisi yang sama adalah sebesar (-70,58 ± 0,3) eV dan (-75,59 ± 0,3) eV. 2 Hasil penelitian memberikan kesimpulan bahwa pemodelan two-legs zig-zag ladder dimensi dua dapat memprediksi keberadaan Temperatur Neel bahan NH4CuCl3, namun keberadaan plateau magnetisasi pada pemodelan two-legs zig-zag ladder dimensi dua tidak pada 1/4 dan 3/4 saturasi magnetisasi penuh. Walaupun demikian, pemodelan two-legs zig-zag ladder dimensi dua sudah mampu memetakan kurva magnetisasi dengan plateau magnetisasi pada 3/4 saturasi magnetisasi penuh. Fakta dari penelitian ini menunjukkan perlunya dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pemodelan sistem spin kuantum NH 4CuCl3 dalam sistem dimensi tiga dengan mempertimbangkan efek perubahan simetri kisi pemodelan two-legs zig-zag ladder pada topologi two-legs coupled zig-zag ladder .