О СЦЕНАРНОМ РАЗНООБРАЗИИ ФОРМИРОВАНИЯ МАГНИТНОЙ РЕЕНТЕРАБЕЛЬНОСТИ В МОДЕЛИ ИЗИНГА НА ДЕКОРИРОВАННОЙ КВАДРАТНОЙ РЕШЕТКЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе, опираясь на точное решение модели Изинга на декорированной квадратной решетке с произвольным числом декорирующих спинов, выявлена принципиальная возможность описания явления магнитной реентерабельности. Установлено, что магнитная реентерабельность возникает в случае конкуренции обменных взаимодействий в рассматриваемых спиновых системах. Обнаружено, что в исследуемой системе возможно существование только одного, трех или пяти магнитных фазовых переходов, что подтверждено сложной магнитной фазовой диаграммой. Представлен ряд ключевых сценариев формирования магнитной реентерабельности, иллюстрирующий влияние параметров модели на магнитное поведение системы.

Об авторах

Феликс Александрович Кассан-Оглы

Институт физики металлов УрО РАН

Email: Felix.Kassan-Ogly@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0002-0419-0433
SPIN-код: 5283-2215
ResearcherId: K-6171-2013

Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, лаборатория квантовой теории конденсированного состояния

Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Александр Владимирович Зарубин

Институт физики металлов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Alexander.Zarubin@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0001-9193-7701
SPIN-код: 4297-4597
Scopus Author ID: 56652408900
ResearcherId: K-4068-2013

Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, лаборатория квантовой теории конденсированного состояния

Россия, Екатеринбург, 620108

Список литературы

  1. Senoussi S. Reentrant magnetism: New aspects //Phys. Rev. B. 1985. V. 31. No. 9. P. 6086—6088.
  2. Spin glasses: An experimental introduction / Ed. J.A. Mydosh. London: CRC Press, 1993. xi, 280 p.
  3. Frustrated spin systems / Ed. H.T. Diep. 3nd edition. Singapore: World Scientific, 2020. xxx, 719 p.
  4. Binder K., Young A.P. Spin glasses: Experimental facts, theoretical concepts, and open questions // Rev. Mod. Phys. 1986. V. 58. No. 4. P. 801—976.
  5. Makarov D.V., Zakhlevnykh A.N. Reentrant phase transitions in ferronematic liquid crystals // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2012. V. 553. No. 1. P. 199—210.
  6. Kakehashi Y. Magnetism in amorphous transition metals // Phys. Rev. B. 1991. V. 43. No. 13. P. 10820—10831.
  7. Kakehashi Y. Magnetism in amorphous transition metals. II // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. No. 6. P. 3185—3195.
  8. Calderon M.J., Das Sarma S. Reentrant ferromagnetism in a class of diluted magnetic semiconductors // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. No. 23. P. 235203.
  9. Sanyal P. Theory of the magnetism in La2NiMnO6 // Phys. Rev. B. 2017. V. 96. No. 21. P. 214407.
  10. Naveen K., Reehuis M., Adler P., Pattison Ph., Hoser A., Mandal T.K., Arjun U., Mukharjee P.K., Nath R., Felser C., Paul A.K. Reentrant magnetism at the borderline between long-range antiferromagnetic order and spin-glass behavior in the B-site disordered perovskite system Ca2−xSrxFeRuO6 // Phys. Rev. B. 2018. V. 98. No. 22. P. 224423.
  11. Scheie A., Kindervater J., Saubert S., Duvinage C., Pfleiderer C., Changlani H.J., Zhang S., Harriger L., Arpino K., Koohpayeh S.M., Tchernyshyov O., Broholm C. Reentrant phase diagram of Yb2Ti2O7 in a 􀀁111􀀂 magnetic field // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119. No. 12. P. 127201.
  12. Yahne D.R., Pereira D., Jaubert L.D.C., Sanjeewa L.D., Powell M., Kolis J.W., Xu G., Enjalran M., Gingras M.J.P., Ross K.A. Understanding reentrance in frustrated magnets: The case of the Er2Sn2O7 pyrochlore // Phys. Rev. Lett. 2021. V. 127. No. 27. P. 277206.
  13. Samanta T., Bhobe P.A., Das A., Kumar A., Nigam A.K. Reentrant cluster glass and stability of ferromagnetism in the Ga2MnCo Heusler alloy //Phys. Rev. B. 2018. V. 97. No. 18. P. 184421.
  14. Buzdin A.I. Proximity effects in superconductor-ferromagnet heterostructures // Rev. Mod. Phys. 2005. V. 77. No. 3. P. 935—976.
  15. Tran L.M., Zaleski A.J., Bukowski Z. Reentrant resistivity due to the interplay of superconductivity and magnetism in Eu0.73Ca0.27(Fe0.87Co0.13)2As2 // Phys. Rev. B. 2024. V. 109. No. 1. P. 014509.
  16. Chakraborty S., Gupta Sh., Pakhira S., Choudhary R., Biswas A., Mudryk Y., Pecharsky V.K., Johnson D.D., Mazumdar Ch. Ground-state degeneracy and complex magnetism of geometrically frustrated Gd2Ir0.97Si2.97 // Phys. Rev. B. 2022. V. 106. No. 22. P. 224427.
  17. Kitatani H., Miyashita S., Suzuki M. Reentrant phase transitions in the two-dimensional Ising model with competing nearest neighbour interactions // Phys. Lett. A. 1985. V. 108. No. 1. P. 45—49.
  18. Azaria P., Diep H.T., Giacomini H. Coexistence of or-der and disorder and reentrance in an exactly solvable model // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 59. No. 15. P. 1629—1632.
  19. Yokota T. Reentrant and successive phase transitions in the Ising model with competing interactions //Phys. Rev. B. 1989. V. 39. No. 1. P. 523—527.
  20. Diep H.T., Debauche M., Giacomini H. Reentrance and disorder solutions in exactly solvable Ising models // J. Magn. Magn. Mater. 1992. V. 104—107. P. 184—186.
  21. Thomas C.K., Katzgraber H.G. Simplest model to study reentrance in physical systems // Phys. Rev. E. 2011. V. 84. No. 4. P. 040101.
  22. Diep H.T., Giacomini H. Frustration – Exactly solved frustrated models / Frustrated spin systems / Ed. H.T. Diep. 3nd edition. Singapore: World Scientific, 2020. P. 1—62.
  23. Lajko P., d’Auriac J.-Ch.A., Rieger H., Igloi F. Reentrant random quantum Ising antiferromagnet // Phys. Rev. B. 2020. V. 101. No. 2. P. 024203.
  24. Syozi I. A decorated Ising lattice with three transition temperatures // Prog. Theor. Phys. 1968. V. 39. No. 5. P. 1367—1368.
  25. Miyazima S., Syozi I. A statistical model of Ising spin with five transition points // Prog. Theor. Phys. 1968. V. 40. No. 1. P. 185—187.
  26. Miyazima S. Three phase transitions of Ising model // Prog. Theor. Phys. 1968. V. 40. No. 3. P. 462—470.
  27. Nakano H. Ordering in certain statistical systems of Ising spins // Prog. Theor. Phys. 1968. V. 39. No. 5. P. 1121—1132.
  28. Nakano H. Existence of three transition temperatures in decorated triangular and square Ising lattices with anisotropic couplings // Prog. Theor. Phys. 1968. V. 40. No. 2. P. 231—236.
  29. Fradkin E.H., Eggarter T.P. Ising models with several phase transitions // Phys. Rev. A. 1976. V. 14. No. 1. P. 495—499.
  30. Jascur M. Exact results for a decorated Ising model // Physica A. 1998. V. 252. No. 1. P. 217—224.
  31. Boughrara M., Taifi E., Kerouad M. Phase transition and magnetic properties of a decorated Ising film // Ferroelectrics. 2008. V. 372. No. 1. P. 47—53.
  32. Strecka J., Rojas O., de Souza S.M. Spin-phonon coupling induced frustration in the exactly solved spin-1/2 Ising model on a decorated planar lattice // Phys. Lett. A. 2012. V. 376. No. 3. P. 197—202.
  33. Doria F.F., Pereira M.S.S., Lyra M.L. Band-filling driven crossover from ferro to antiferromagnetic order in Ising lattices decorated by quantum dimers // J. Magn. Magn. Mater. 2014. V. 368. P. 98—104.
  34. Chen Sh., Wu Y., Lu J., Teng B. Reentrant phenomenon in the decorated Ising model // Phys. Scripta. 2023. V. 98. No. 12. P. 125941.
  35. Kassan-Ogly F.A., Zarubin A.V. Frustration in the Ising model on a decorated square lattice // Phys. Rev. E. 2025. V. 111. No. 4. P. 044133.
  36. Kramers H.A., Wannier G.H. Statistics of the two-dimensional ferromagnet. Part I // Phys. Rev. 1941. V. 60. No. 3. P. 252—262.
  37. Kramers H.A., Wannier G.H. Statistics of the two-dimensional ferromagnet. Part II // Phys. Rev. 1941. V. 60. No. 3. P. 263—276.
  38. Baxter R.J. Exactly solved models in statistical mechanics. London: Academic Press, 1982. xii, 486 p.
  39. Onsager L. Crystal statistics. I. A two-dimensional model with an order-disorder transition // Phys. Rev. 1944. V. 65. No. 3—4. P. 117—149.
  40. Kaufman B. Crystal statistics. II. Partition function evaluated by spinor analysis // Phys. Rev. 1949. V. 76. No. 8. P. 1232—1243.
  41. Kaufman B., Onsager L. Crystal statistics. III. Short-range order in a binary Ising lattice // Phys. Rev. 1949. V. 76. No. 8. P. 1244—1252.
  42. Ising E. Beitrag zur theorie des ferromagnetismus // Z. Physik. 1925. V. 31. No. 1. P. 253—258.
  43. Syozi I. Statistics of kagome lattice // Prog. Theor. Phys. 1951. V. 6. No. 3. P. 306—308.
  44. Кассан-Оглы Ф.А., Прошкин А.И., Муртазаев А.К., Мутайламов В.А. Декорированная изинговская квадратная решетка в магнитном поле // ФТТ. 2020. Т. 62. No. 5. С. 683—688.
  45. Montroll E.W., Potts R.B., Ward J.C. Correlations and spontaneous magnetization of the two-dimensional Ising model // J. Math. Phys. 1963. V. 4. No. 2. P. 308—322.
  46. Baxter R.J. Onsager and Kaufman’s calculation of the spontaneous magnetization of the Ising model // J. Stat. Phys. 2011. V. 145. No. 3. P. 518—548.
  47. Кассан-Оглы Ф.А., Зарубин А.В. Явление магнитной реентерабельности в модели Изинга на декорированной квадратной решетке // ФММ. (В печати).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).