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(jì)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(jiǎn)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?yàn)榭紤]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(chǎng)中無(wú)限長(zhǎng)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(duì)我們深入研究認(rèn)識(shí)相應(yīng)實(shí)際化合物性質(zhì)及其物理機(jī)制有很大幫助。
　　利用轉(zhuǎn)移矩陣方法，對(duì)外磁場(chǎng)中無(wú)

2、限長(zhǎng)鋸齒鏈上反鐵磁spin-1 BC模型進(jìn)行了嚴(yán)格求解，得到自由能的解析表達(dá)式，進(jìn)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(diǎn)磁化強(qiáng)度的解析表達(dá)式，詳細(xì)地分析了系統(tǒng)磁化強(qiáng)度在不同晶場(chǎng)和溫度下隨外場(chǎng)的變化和在不同外磁場(chǎng)和晶場(chǎng)的情況下隨溫度的變化。發(fā)現(xiàn)在溫度足夠低時(shí)，系統(tǒng)磁化強(qiáng)度隨著外場(chǎng)改變出現(xiàn)磁化強(qiáng)度平臺(tái)現(xiàn)象，而磁化強(qiáng)度平臺(tái)的性質(zhì)和晶場(chǎng)的正負(fù)與大小有很大關(guān)系。在固定外磁場(chǎng)和晶場(chǎng)的情況下，隨著溫度的降低磁化強(qiáng)度曲線出現(xiàn)匯聚現(xiàn)象，最后在溫度趨

3、于0時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在有限個(gè)磁化強(qiáng)度值，分別對(duì)應(yīng)不同的系統(tǒng)基態(tài)。其次，根據(jù)系統(tǒng)低溫磁化強(qiáng)度平臺(tái)的性質(zhì)，找到了系統(tǒng)所有長(zhǎng)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(qiáng)度的嚴(yán)格解。再次，通過(guò)求熵的零溫極限值探究了基態(tài)宏觀簡(jiǎn)并情況，研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)程有序基態(tài)的零溫極限熵為0，系統(tǒng)無(wú)簡(jiǎn)并；奇異基態(tài)處?kù)夭粸?，系統(tǒng)簡(jiǎn)并度無(wú)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(chǎng)正負(fù)不同時(shí)，系統(tǒng)的磁熱性質(zhì)有定性的差別。晶場(chǎng)非負(fù)時(shí)，等溫熵變

4、小于0，系統(tǒng)去磁制冷；晶場(chǎng)為負(fù)值時(shí)，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(zhǎng)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(diǎn)和離奇異基態(tài)點(diǎn)比較遠(yuǎn)的長(zhǎng)程有序基態(tài)區(qū)域，比熱隨溫度的變化曲線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)圓滑峰值，而在離奇異基態(tài)點(diǎn)比較近的區(qū)域曲線會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰值，一個(gè)尖銳的低溫峰值和一個(gè)圓滑的高溫峰值。隨著外磁場(chǎng)靠近奇異基態(tài)點(diǎn)，系統(tǒng)比熱曲線低溫峰值出現(xiàn)時(shí)的溫度越低，直到奇異