29321.混自旋2和自旋52蜂窩模型分子基磁體一階相變的蒙特卡洛研究(1)

1、AthesisdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofmasterMonteCarlostudiesofthefirstorderphasetransitionsonamixedspin2andspin5／2honeycombsystemSupervisor：QiZhang，YupingHuoTheoreticalPhysicsSchoolofPhysicsandE

2、ngineeringApril2014中文摘要中文摘要分子基磁體因?yàn)槠淇梢钥刂拼判远哂械膬?yōu)良性質(zhì)引起了科學(xué)家的長(zhǎng)期關(guān)注和廣泛研究。因?yàn)榫哂忻芏鹊停^緣性好，低溫時(shí)摩擦系數(shù)低的性質(zhì)，分子基磁體在材料制造行業(yè)中占有很重要的地位。例如，分子基磁體具有一個(gè)或者多個(gè)補(bǔ)償溫度，這點(diǎn)對(duì)電子制造業(yè)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和磁存儲(chǔ)都有重要的作用；同時(shí)，一系列新奇的性質(zhì)例如表面增強(qiáng)磁矩、表面磁場(chǎng)各向異性、巨磁阻效應(yīng)等都在分子基磁體中被發(fā)現(xiàn)。特別是AM“Fe川(C20

3、4)3(A=N(nC3H7)4，M=Mn，F(xiàn)e)，作為一種新興的分子基磁體，自從被發(fā)現(xiàn)以來(lái)就獲得了持續(xù)的關(guān)注。目前，對(duì)分子基磁體的研究雖然廣泛，可是大多數(shù)都集中在用伊辛模型研究磁性的二階相變，對(duì)于其一階相變的系統(tǒng)研究仍然很少。雖然在一些分子基磁體的研究中發(fā)現(xiàn)過(guò)一階相變，可是至今為止，仍然沒(méi)有關(guān)于它們?nèi)嫦到y(tǒng)的研究。事實(shí)上，因?yàn)橛行騾⒘康牟贿B續(xù)變化，熱學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)的躍變，以及相變潛熱的存在，一階相變的研究有很多潛在的應(yīng)用價(jià)值和很大的意義。

4、同時(shí)，在以前的研究中，關(guān)于伊辛模型一階相變的研究主要采用的是平均場(chǎng)和相關(guān)有效場(chǎng)理論。而在平均場(chǎng)和相關(guān)有效場(chǎng)理論的計(jì)算過(guò)程中存在較大的近似，結(jié)果的可靠性有待驗(yàn)證。雖然在補(bǔ)償溫度和二階相變溫度的計(jì)算中，平均場(chǎng)和相關(guān)有效場(chǎng)理論可以大致預(yù)測(cè)伊辛模型中磁性的變化，但是我們調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一階相變，這兩種方法有時(shí)候會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果。例如，在單層混自旋2和自旋一1／2模型中，蒙特卡洛模擬不會(huì)發(fā)現(xiàn)有一階相變的出現(xiàn)，可是通過(guò)相關(guān)有效場(chǎng)理論模擬則會(huì)出現(xiàn)非常大

5、范圍的一階相交區(qū)域。另外，在零溫時(shí)總磁矩為零的順磁區(qū)域，因溫度升高會(huì)導(dǎo)致磁矩排列更加無(wú)序，而總磁矩因相互抵消一直為零，但是相關(guān)有效場(chǎng)和平均場(chǎng)模擬也會(huì)導(dǎo)致一階相交的出現(xiàn)。這就使采用蒙特卡洛模擬研究分子基磁體的一階相變非常迫切。這篇文章中，我們采用蒙特卡洛模擬對(duì)混自旋2和5／2的蜂窩狀晶格一對(duì)應(yīng)于分子基磁體AMFeⅢ(C204)3(A=N(nC3H7)4，M=Mn，F(xiàn)e)一的一階相變進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。同時(shí)，我們也采用平均場(chǎng)理論進(jìn)行初步計(jì)算并