frustration

En física de la materia condensada, el término frustración geométrica (o en forma abreviada: frustración) se refiere a un fenómeno en el que los átomos tienden a adherirse a posiciones no triviales o en el que, en una red cristalina regular, las fuerzas interatómicas conflictivas (cada una de las cuales favorece estructuras más bien simples, pero diferentes) conducen a estructuras bastante complejas. Como consecuencia de la frustración en la geometría o en las fuerzas, puede resultar una plenitud de estados fundamentales distintos a temperatura cero, y el ordenamiento térmico usual puede suprimirse a temperaturas más altas. Los ejemplos más estudiados son materiales amorfos, vidrios o imanes diluidos. El término frustración, en el contexto de los sistemas magnéticos, fue introducido por Gerard Toulouse en 1977. Los sistemas magnéticos frustrados ya habían sido estudiados antes. Los trabajos iniciales incluyen un estudio del modelo de Ising en una red triangular con espines de vecinos más cercanos acoplados antiferromagnéticamente, de G. H. Wannier, publicado en 1950. Características relacionadas ocurren en imanes con interacciones en competencia, en los que están presentes acoplamientos tanto ferromagnéticos como antiferromagnéticos entre pares de espines o momentos magnéticos, con el tipo de interacción dependiendo de la distancia de separación de los espines. En ese caso puede resultar una conmensurabilidad, como arreglos de espín helicoidales, como se había discutido originalmente, en especial, por A. Yoshimori, T. A. Kaplan, R. J. Elliott y otros, a partir de 1959, para describir hallazgos experimentales en metales de tierras raras. Un interés renovado en tales sistemas de espín con interacciones frustradas o en competencia surgió alrededor de dos décadas después, a partir de la década de 1970, en el contexto de los vidrios de espín y las superestructuras magnéticas moduladas espacialmente. En los vidrios de espín, la frustración se ve aumentada por el desorden estocástico en las interacciones, como puede ocurrir experimentalmente en aleaciones magnéticas no estequiométricas. Los modelos de espín analizados cuidadosamente con frustración incluyen el modelo de Sherrington–Kirkpatrick, que describe los vidrios de espín, y el modelo ANNNI, que describe las superestructuras magnéticas de conmensurabilidad. Recientemente, el concepto de frustración se ha utilizado en el análisis de redes cerebrales para identificar el ensamblaje no trivial de conexiones neuronales y resaltar los elementos ajustables del cerebro. Ordenamiento magnético La frustración geométrica es una característica importante en el magnetismo, donde proviene de la disposición relativa de los espines. Un ejemplo simple en 2D se muestra en la Figura 1.