PHASE TRANSITION AND CROSSOVERS IN THE CAIRO LATTICE OF ISING DIPOLES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The thermodynamics of finite-number Ising spin systems on the Cairo spin ice lattice is investigated using Monte Carlo numerical calculations in the model of long-range dipole-dipole interaction with limited radius. The Cairo lattice consists of vertices combining three or four nearest neighboring spins. A parameter is added to the model, the variation of which allows changing the balance of interaction energies between vertices with three and four nearest spins without changing the geometry of the Cairo lattice. It is shown that the variational parameter affects the nature of the phase transition process from short-range order to disorder. At low values of this parameter, the transition is a crossover, while at its high values, it is a second-order phase transition.

About the authors

Yu. A. Shevchenko

Department of Theoretical Physics and Intelligent Technologies, Institute of Science-Intensive Technologies and Advanced Materials, Far Eastern Federal University; Institute of Applied Mathematics, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shevchenko.yuriy.a@gmail.com

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий

Russian Federation, 690922, Vladivostok; 690041, Vladivostok

E. A. Lobanova

Department of Theoretical Physics and Intelligent Technologies, Institute of Science-Intensive Technologies and Advanced Materials, Far Eastern Federal University; Institute of Applied Mathematics, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nefedev.kv@dvfu.ru

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий

Russian Federation, 690922, Vladivostok; 690041, Vladivostok

I. V. Trefilov

Department of Theoretical Physics and Intelligent Technologies, Institute of Science-Intensive Technologies and Advanced Materials, Far Eastern Federal University; Institute of Applied Mathematics, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nefedev.kv@dvfu.ru

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий

Russian Federation, 690922, Vladivostok; 690041, Vladivostok

V. S. Strongin

Department of Theoretical Physics and Intelligent Technologies, Institute of Science-Intensive Technologies and Advanced Materials, Far Eastern Federal University; Institute of Applied Mathematics, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nefedev.kv@dvfu.ru

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий

Russian Federation, 690922, Vladivostok; 690041, Vladivostok

P. A. Ovchinnikov

Department of Theoretical Physics and Intelligent Technologies, Institute of Science-Intensive Technologies and Advanced Materials, Far Eastern Federal University; Institute of Applied Mathematics, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nefedev.kv@dvfu.ru

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий

Russian Federation, 690922, Vladivostok; 690041, Vladivostok

K. V. Nefedev

Department of Theoretical Physics and Intelligent Technologies, Institute of Science-Intensive Technologies and Advanced Materials, Far Eastern Federal University; Institute of Applied Mathematics, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nefedev.kv@dvfu.ru

Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий

Russian Federation, 690922, Vladivostok; 690041, Vladivostok

References

  1. R. F. Wang, C. Nisoli, R. S. Freitas et al., Nature 439, 303 (2006).
  2. C. Nisoli, R. Moessner, P. Schiffer, Rev.Mod.Phys. 85, 1473 (2013)
  3. Y. Shevchenko, A. Makarov, and K. Nefedev, Phys. Lett.A 381, 428 (2017).
  4. Y. Shevchenko, K. Nefedev, and Y. Okabe, Phys. Rev.E 95, 052132 (2017).
  5. A. Farhan, P.M. Derlet, A. Kleibert et al., Nature Phys. 9, 375 (2013).
  6. A. Han, P.M. Derlet, A. Kleibert et al., Phys.Rev. Lett. 111, 057204 (2013).
  7. M. Saccone, K. Hofhuis, Y. Huang et al., Phys.Rev. Mater. 3, 104402 (2019).
  8. M. J. Morrison, T.R. Nelson, and C. Nisoli, New J. Phys. 15, 045009 (2013).
  9. S.H. Skjærvø, C.H. Marrows, R. L. Stamps et al., Nat.Rev.Phys. 2, 13 (2020).
  10. J. Park, B. L. Le, J. Sklenar et al., Phys.Rev.B 96, 024436 (2017).
  11. Y. Li, T.X. Wang, Z.T. Hou et al., Phys. Lett.A 380, 2013 (2016).
  12. G.W. Chern, M. J. Morrison, and C. Nisoli, Phys. Rev. Lett. 111, 177201 (2013).
  13. I. Gilbert, G.W. Chern, S. Zhang et al., Nature Phys. 10, 670 (2014).
  14. I. Gilbert, Y. Lao, I. Carrasquillo et al., Nature Phys. 12, 162 (2015).
  15. X. Zhang, A. Duzgun, Y. Lao et al., Nature Communications 12, (2021).
  16. H. Stopfel, U.B. Arnalds, A. Stein et al., Phys.Rev. Mater. 5, 114410 (2021).
  17. G.W. Chern, P. Mellado, and O. Tchernyshyov, Phys.Rev. Lett. 106, 207202 (2011).
  18. G.W. Chern and O. Tchernyshyov, Phil.Trans.Royal Soc.A: Math., Phys.Engin. Sci. 370, 5718 (2012).
  19. G. M¨oller and R. Moessner, Phys.Rev.B 80, 140409 (2009).
  20. A.G. Makarov, K. Makarova, Y.A. Shevchenko et al., JETP Lett. 110, 702 (2019).
  21. U.B. Arnalds, A. Farhan, R.V. Chopdekar et al., Appl.Phys. Lett. 101, 112404 (2012).
  22. I. Rousochatzakis, A.M. L¨auchli, and R. Moessner, Phys.Rev.B 85, 104415 (2012).
  23. A.M. Abakumov, D. Batuk, A.A. Tsirlin et al., Phys. Rev.B 87, 024423 (2013).
  24. M. Rojas, O. Rojas, and S.M. Souza, Phys.Rev.E 86, 051116 (2012).
  25. A.A. Tsirlin, I. Rousochatzakis, D. Filimonov et al., Phys.Rev.B 96, 094420 (2017).
  26. C. Castelnovo, R. Moessner, and S. L. Sondhi, Nature 451, 42 (2008).
  27. Ю.А.Шевченко, А. Г. Макаров, П.Д. Андрющенко и др., ЖЭТФ 151, 1146 (2017).
  28. R.G. Melko, B.C. Hertog, and M. J. P. Gingras, Phys.Rev. Lett. 87, 067203 (2001).
  29. R.G. Melko and M. J. P. Gingras, J. Phys.: Cond. Matt. 16, 1277 (2004).
  30. Y. Shevchenko, V. Strongin, V. Kapitan et al., Phys. Rev.E 106, 064105 (2022).
  31. K. Makarova, V. Strongin, I. Titovets et al., Phys. Rev.E 103, 042129 (2021).
  32. E.C. Stoner and E.P. Wohlfarth, Phil.Trans.Royal Soc. London. Series A, Math.Phys. Sci. 240, 599 (1948).
  33. S. Gliga, A.K´akay, L. J. Heyderman et al., Phys. Rev.B 92, 060413 (2015).
  34. N. Metropolis, A.W. Rosenbluth, M.N. Rosenbluth et al., J.Сhem. Phys. 21, 1087 (1953).
  35. W.K. Astings, Biometrika 57, 97 (1970).
  36. K. Makarova, A. Makarov, V. Strongin et al., J.Comp.Appl.Math. 427, 115153 (2023).
  37. H. Gould and J. Tobochnik, Comp. Phys. 3, 82 (1989).
  38. А.А. Гухман, Об основаниях термодинамики, ЛКИ (2010).
  39. S. Gluzman and V. I. Yukalov, Phys.Rev.E 58, 4197 (1998).
  40. H. Nishimori and G. Ortiz, Elements of Phase Transitions and Critical Phenomena, Oxford University Press (2010).
  41. C.A.F. Vaz, J.A.C. Bland, and G. Lauhoff, Rep. Prog. Phys. 71 056501 (2008).
  42. T. Bourdel, L. Khaykovich, J. Cubizolles et al., Phys. Rev. Lett. 93, 050401 (2004).
  43. W.G. Van der Wiel, S.D. Franceschi, T. Fujisawa et al., Science 289, 2105 (2000).
  44. P. Lubitz, M. Rubinstein, JJ. Krebs et al., J.Appl. Phys. 11, 6901 (2001).
  45. A. Farhan, A. Scholl, C. Petersen et al., Nature Commun. 1, 12635 (2016).
  46. W. F. Brown Jr. and A.H. Morrish, Phys.Rev. 4, 1198 (1957).
  47. J.A. Osborn, Phys.Rev. 11–12 , 351 (1945).
  48. A. Aharoni, J.Appl.Phys. 6, 3432 (1998).
  49. M. Saccone, A. Scholl, S. Velten et al., Phys.Rev.B 22, 224403 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».