Potenciais elétrico e magnético e seus efeitos na dinâmica de carga e transições de fase em cadeias de Hubbard 1D

Abstract

Este trabalho investiga os efeitos da aplicação de campos elétrico e magnético em sistemas eletrônicos unidimensionais descritos pelo modelo de Hubbard, analisando como tais perturbações influenciam a competição entre a localização e a itinerância dos elétrons. Nesse contexto, o modelo de Hubbard unidimensional constitui uma estrutura fundamental para o estudo de fenômenos como transições metal-isolante. O campo elétrico altera a distribuição de cargas, podendo induzir transições eletrônicas de fase, enquanto o campo magnético influencia o alinhamento de spins e as propriedades magnéticas do sistema. Para caracterizar essas transições, empregamos a entropia de emaranhamento de von Neumann, uma grandeza fundamental que quantifica correlações quânticas e apresenta comportamento característico próximo às transições de fase. Além disso, investigamos a relação entre essa entropia a susceptibilidade magnética. Esse mapeamento estabelece uma conexão entre uma medida teórica de correlação quântica e uma grandeza acessível experimentalmente, proporcionando uma nova perspectiva sobre fenômenos críticos em sistemas eletrônicos correlacionados. As simulações numéricas são conduzidas por meio do método de Grupo de Renormalização da Matriz Densidade (DMRG), uma abordagem eficiente para tratar a complexidade exponencial de sistemas quânticos de muitos corpos.

This work investigates the effects of applying electric and magnetic fields to one-dimensional electronic systems described by the Hubbard model, analyzing how these perturbations influence the competition between electron localization and itinerancy. In this context, the one-dimensional Hubbard model provides a fundamental framework for studying phenomena such as metal-insulator transitions. The electric field alters charge distribution, potentially inducing electronic phase transitions, while the magnetic field affects spin alignment and the system’s magnetic properties. To characterize these transitions, we employ the von Neumann entanglement entropy, a fundamental quantity that quantifies quantum correlations and exhibits characteristic behavior near phase transitions. Additionally, we investigate the relationship between this entropy and magnetic susceptibility. This mapping establishes a connection between a theoretical measure of quantum correlation and an experimentally accessible quantity, offering a new perspective on critical phenomena in correlated electronic systems. Numerical simulations are carried out using the Density Matrix Renormalization Group (DMRG) method, an efficient approach for handling the exponential complexity of many-body quantum systems.