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基于交替自旋Ising - Hamiltonian模型,用量子转移矩阵方法,研究了不同外场条件下准一维基于有机分子亚铁磁体磁化率的结构序参量。对磁化率X的研究表明:双自由基和单自由基的交替有机自旋链的亚铁磁自旋排列等效于有效自旋S=1/2的铁磁相互作用链,双自由基有机高分子对具有单一成分的有机基于分子亚磁体具有绝对优势。量子Monte Carlo方法和精确对角化方法的计算结果两者相符,且与某些实验结果定性相符。
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第
27
卷第
3
期
2005
年
9
月
湖北大学学报(自然科学版)
Joumal of Hubei University( Natural Science)
文章编号:
1000 - 2375
(2005)
03 - 0249 -
05
准一维基于分子亚铁磁体自旋系统
磁化率性质研究
屈少华
1
,
2
傅华华
2
(1.襄樊学院物理系,湖北襄樊
431053
;2.
华中科技大学物理系,湖北武汉
430074)
Vo
l.
27
No.3
Sep.
,2005
摘
要:基于交替自旋
Ising
-
Hamiltonian
模型,用量子转移矩阵方法,研究了不同外场条件下准一维基
于有机分子亚铁磁体磁化率的结构序参量-对磁化率
X
的研究表明:双自由基和单自由基的交替有机自旋链
的亚铁磁自旋排列等效于有效自旋
5
=
1/2
的铁磁相互作用链,双自由基有机高分子对具有单一成分的有机
基于分子亚磁体具有绝对优势-量子
Monte
Carlo
方法和精确对角化方法的计算结果两者相符,且与某些实验
结果定性相符-
关键词:磁化率;分子亚铁磁体;转移矩阵方法
中图分类号
:04712
+.5
文献标志码
:A
近年来,自从有机铁磁体如
m
-PDPC
和
p
-
NPNN
被发现,准一维有机铁磁体引起物理学家和化学
家的广泛兴趣.在有机分子铁磁体的聚合物中
[1
- J
J
没有通常磁体(如铁、钻、镇等)磁性来源的离子单
元-为了在有机分子中获得有机的铁磁相互作用,化学家
McConnell
[4
J
提出了分子内铁磁相互作用机理
Buchachenko
[5
J
在
1979
年提出有机亚铁磁体机理,而化学家
Mataga
给出另一个得到有机铁磁体的方法,
即在超大分子中设计铁磁相互作用来得到分子集团的宏观磁性,引起了人们的重视-有机亚铁磁体的概
念建立在分子间的反铁磁相互作用,相邻分子不同磁矩的自旋反平行排列,产生了净磁矩的有序态-
在实验上,一个突破性的工作是Iz
uoka
等人[
6J
在
1994
合成了基态自旋为
1
双自由基分子与基态自
旋为
112
单自由基分子的纯有机高分子复合化合物.最近
Hósokoshi
等人
[7
J
采用类似Iz
uoka
等人的实验
方法,第一次成功地合成了纯有机分子基亚铁磁体.他们采用单一成分合成技术,用总自旋数
S
=
1
的
双基自由基的有机高分子和自旋数
S
=
112
的单自由基有机分子单元两种单元合戚,双自由基有机分
子具有较强的铁磁相互作用,且与单自由基有机分子单元是分子间为反铁磁相互作用.在温度低于
0.28
K
时会出现三维相变-本文主要从理论上研究纯有机亚铁磁体的磁相变等热力学性质及其自旋排
列机理.
该方向的理论工作主要运用精确对角化方法和量子蒙特卡罗模拟方法
[8.9]
精确对角化程序受计
算机内存的限制,量子蒙特卡罗模拟方法受自旋系统中难以解决的符号问题的制约-考虑到上述方法的
缺点,发展了转移矩阵方法,在此方法中,采用有限大小标度技术[叫(
FFS
,
Finite
-
size
scaling)
在邻近相
变时通过研究有限的系统来概括无限系统的某些性质,在数值方法上通过计算系统转移矩阵的最大或
次大本征值求解相关的物理量.最近,
Ghaemi
等人
[11.12]
采用此方法在研究元外场的条件下方晶格、蜂房
形晶格和三角型晶格的临界温度时,取得较大的成功.本文利用了转移矩阵方法研究纯有机双自由基
单自由基高分子交替自旋链在外场和有限温度下的磁学及热力学性质.
1
理论模型及数值方法
与同转移盐类分子亚铁磁体[口]比较,有机分子磁体主要有以下特征:在有机分子铁磁体中,自旋密
收稿日期
:2005
-05 -08
基金项目:湖北省教育厅科学技术项目
(2200525001
)资助
作者简介:屈少华
(1961
-
),男,副教授
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