鋸齒鏈上反鐵磁Blume-Capel模型的基態(tài)和熱力學(xué)性質(zhì).pdf

1、自旋阻挫系統(tǒng)展現(xiàn)出奇特而又豐富的基態(tài)和熱力學(xué)性質(zhì)，在統(tǒng)計力學(xué)和凝聚態(tài)物理中受到廣泛關(guān)注，反鐵磁鋸齒鏈?zhǔn)且环N簡單的準(zhǔn)一維自旋阻挫結(jié)構(gòu)。Blume-Capel(BC)模型的哈密頓量因為考慮了單離子各向異性能，使它的性質(zhì)與Ising模型有很大差別。論文利用轉(zhuǎn)移矩陣方法研究外磁場中無限長鋸齒鏈上反鐵磁spin-1 BC模型的基態(tài)和熱力學(xué)性質(zhì)，這對我們深入研究認識相應(yīng)實際化合物性質(zhì)及其物理機制有很大幫助。
　　利用轉(zhuǎn)移矩陣方法，對外磁場中無

2、限長鋸齒鏈上反鐵磁spin-1 BC模型進行了嚴(yán)格求解，得到自由能的解析表達式，進而研究了系統(tǒng)基態(tài)和熱力學(xué)性質(zhì)。首先求得了格點磁化強度的解析表達式，詳細地分析了系統(tǒng)磁化強度在不同晶場和溫度下隨外場的變化和在不同外磁場和晶場的情況下隨溫度的變化。發(fā)現(xiàn)在溫度足夠低時，系統(tǒng)磁化強度隨著外場改變出現(xiàn)磁化強度平臺現(xiàn)象，而磁化強度平臺的性質(zhì)和晶場的正負與大小有很大關(guān)系。在固定外磁場和晶場的情況下，隨著溫度的降低磁化強度曲線出現(xiàn)匯聚現(xiàn)象，最后在溫度趨

3、于0時，發(fā)現(xiàn)存在有限個磁化強度值，分別對應(yīng)不同的系統(tǒng)基態(tài)。其次，根據(jù)系統(tǒng)低溫磁化強度平臺的性質(zhì)，找到了系統(tǒng)所有長程有序基態(tài)的自旋組態(tài)情況，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)存在奇異基態(tài)，并求出了奇異基態(tài)處磁化強度的嚴(yán)格解。再次，通過求熵的零溫極限值探究了基態(tài)宏觀簡并情況，研究發(fā)現(xiàn)長程有序基態(tài)的零溫極限熵為0，系統(tǒng)無簡并；奇異基態(tài)處熵不為0，系統(tǒng)簡并度無窮大。然后，探究了系統(tǒng)的磁熱性質(zhì)，分析結(jié)果表明晶場正負不同時，系統(tǒng)的磁熱性質(zhì)有定性的差別。晶場非負時，等溫熵變

4、小于0，系統(tǒng)去磁制冷；晶場為負值時，等溫熵變大于0，系統(tǒng)去磁升溫。最后分析了系統(tǒng)的磁化率和比熱性質(zhì)，長程有序基態(tài)區(qū)域磁化率隨著溫度的增加先增大后減小，而奇異基態(tài)處磁化率隨溫度增大單調(diào)遞減。在奇異基態(tài)點和離奇異基態(tài)點比較遠的長程有序基態(tài)區(qū)域，比熱隨溫度的變化曲線會出現(xiàn)一個圓滑峰值，而在離奇異基態(tài)點比較近的區(qū)域曲線會出現(xiàn)兩個峰值，一個尖銳的低溫峰值和一個圓滑的高溫峰值。隨著外磁場靠近奇異基態(tài)點，系統(tǒng)比熱曲線低溫峰值出現(xiàn)時的溫度越低，直到奇異