Современная многомасштабная физика: интеллектуальный дизайн новых магнитных материалов. Этап № 1.

Показано, что метод случайных полей обменного взаимодействия позволяет выделить интервал температур, в котором еще остается ближний порядок, но уже отсутствует дальний. На этом интервале соответствующее состояние магнитной системы представляет из себя набор ферромагнитных кластеров, магнитный момент которых может изменяться во времени и обеспечивать магнитную вязкость. В статье определена точка Кюри и парамагнитная точка Кюри для двухподрешеточного ферримагнетика с распределением ионов железа, соответствующим титаномагнетитам. На основе модели двухфазных core/shell наночастиц изучено влияние температуры и размерного эффекта на поле обменного смещения петли гистерезиса. С помощью метода случайных полей взаимодействия проведена оценка температурной зависимости константы межфазного обменного взаимодействия. Показано, что с повышением температуры поле обменного смещения, как и константа межфазного обменного взаимодействия, падают по экспоненте. Полученный результат хорошо согласуется с экспериментальными данными. Кроме того, получено теоретическое обоснование экспериментально наблюдаемому факту линейного роста поля обменного смещения с увеличением обратного размера наночастиц. На основе модели двухфазных взаимодействующих частиц разработан метод оценки температуры блокирования T_b core/shell наночастиц базирующийся на расчете собственных значений матрицы перехода. Показана некорректность оценки T_b core/shell наночастиц с помощью соотношения «Нееля». Исследована размерная зависимость температуры блокирования T_b системы core/shell наночастиц. Проведено моделирование экспериментально изученной «аномальной» зависимости T_b от размеров core/shell наночастиц (Zn0.5Mn0.5Fe2O4)/Fe3O4. Оказалось, что уменьшение температуры блокирования с ростом размеров связано с падением высоты основных потенциальных барьеров, разделяющих магнитные состояния наночастиц (Zn0.5Mn0.5Fe2O4)/Fe3O4. Расчет зависимости T_b от внешнего поля H подтвердил полученное различными авторами падение температуры блокирования с увеличением H. Моделирование влияния магнитостатического взаимодействия на T_b показало, что рост концентрации наночастиц приводит к увеличению температуры блокирования. Причем, более существенно изменяется T_b наночастиц больших размеров, что обусловлено более высокими значениями магнитных моментов. Полученные результаты согласуются с экспериментальными и теоретическими данными. Из сравнения различных методов определения температуры блокирования по кривым ZFC и FC следует, что, также, как и в случае однодоменных наночастиц, более предпочтительным является дифференциальный – по максимуму разности намагниченностей ZFC и FC. Проведено Монте-Карло моделирование концентрационного фазового перехода (КФП) в двумерном ферромагнетике. Описание КФП проводилось с помощью различных параметров порядка: магнитного, кластерного и перколяционного. При моделировании геометрического (перколяционного) фазового перехода исключалось воздействие тепловых флуктуаций на состояние спина. Для каждого параметра порядка рассчитаны значения критической концентрации и критических индексов КФП. Впервые были изучено влияния выбора параметра порядка (магнитного, кластерного и перколяционного) на критические характеристики фазового перехода. Так значения критических индексов, рассчитанных с помощью магнитного параметра порядка, оказались достаточно близкими к значениям, полученным в теории магнетизма. Отметим, что индекс размерности решётки, рассчитанный с помощью кластерного параметра порядка d=2.029 близок к точному значению для двумерной системы (d=2.0). Это говорит о том, что в задачах, требующих высокую точность определения пространственной размерности, может быть использован кластерный параметр порядка. В работе представлены результаты высокопроизводительных вычислений модели Изинга, XY-модели и классической модели Гейзенберга для решетки пирохлора. Расчеты осуществлялись с использованием алгоритмов Вольффа и Свендсена-Ванга в GPU-реализации. С использование метода конечно-размерного скейлинга были вычислены критические индексы и критические температуры.