РАЗБАВЛЕННАЯ МОДЕЛЬ КУБИЧЕСКОГО СПИНОВОГО ЛЬДА (2024)
Методом Метрополиса в системе Изинг-подобных точечных диполей, расположенных на ребрах простой кубической решетки, получено температурное поведение теплоемкости, намагниченности и магнитной восприимчивости в модели, учитывающей только ближние диполь-дипольные взаимодействия, а также модели с ограниченным дальним радиусом взаимодействия. В системе присутствуют три термодинамические магнитные фазы: дальний порядок, ближний порядок и беспорядок. Фаза дальнего порядка в модели ближайших соседей отсутствует. Фаза ближнего порядка характеризуется высоким уровнем энтропии, наведенной геометрией решетки. Внешнее магнитное поле вдоль одной из базисных осей приводит к конкуренции параметров порядка в модели с ограниченным дальним радиусом взаимодействия и к исчезновению остаточной энтропии в модели учитывающей только ближние взаимодействия. Показана нелинейная зависимость критической температуры теплоемкости от концентрации разбавления системы немагнитными вакансиями в модели с ближними взаимодействиями.
Идентификаторы и классификаторы
Искусственный спиновый лед это группа метаматериалов, состоящих из ферромагнитных наночастиц вытянутой формы, расположенных в пространстве в виде повторяющейся решетки таким образом, что образующаяся магнитная структура проявляет коллективные магнитные свойства, которыми не обладает отдельная наночастица.
Список литературы
-
Skjærvø S.H., Marrows C.H., Stamps et R.L.al., “Advances in artificial spin ice”, Nature Reviews Physics, 2, (2020), 13-28.
-
Shevchenko Y., Makarov A., Nefedev K., “Effect of long-and short-range interactions on the thermodynamics of dipolar spin ice”, Physics Letters A, 381:5, (2017), 428-434. EDN: YUWAAD
-
Morrison M.J., Nelson T.R., Nisoli C., “Unhappy vertices in artificial spin ice: new degeneracies from vertex frustration”, New Journal of Physics, 15:4, (2013), 045009.
-
Dasgupta S., Wang X., French KM., Villalobos E., “Xbp1s-FoxO1 axis governs lipid accumulation and contractile performance in heart failure with preserved ejection fraction”, Nature communications, 12:1, (2021), 1684.
-
Sahoo S., May A., van Den Berg A., Mondal et A. K. al., “Observation of coherent spin waves in a three-dimensional artificial spin ice structure”, Nano Letters, 21:11, (2021), 4629-4635. EDN: KKMALA
-
Sahoo S., Mondal S., Williams G., May A., “Ultrafast magnetization dynamics in a nanoscale three-dimensional cobalt tetrapod structure”, Nanoscale, 10:21, (2018), 9981-9986.
-
Keller L., Mamoori M.Al, Pieper J., Gspan C., “Direct-write of free-form building blocks for artificial magnetic 3D lattices”, Scientific reports, 8:1, (2018), 6160.
-
Koraltan S., Slanovc F., Bruckner F., Nisoli C., “Tension-free Dirac strings and steered magnetic charges in 3D artificial spin ice”, npj Computational Materials, 7:1, (2021), 125.
-
Shevchenko Y., Strongin V., Kapitan V., Soldatov K., “Order and disorder, crossovers, and phase transitions in dipolar artificial spin ice on the Cairo lattice”, Physical Review E, 106:6, (2022), 064105. EDN: TBVNPH
-
Капитан В.Ю., Васильев Е.В., Шевченко Ю.А., Пержу А.В., "Термодинамические свойства систем спинов Гейзенберга на квадратной решетке с взаимодействием Дзялошинского-Мория", Дальневост. матем. журн., 20:1, (2020), 63-73 Mi http://mi.mathnet.ru/dvmg420,. DOI: 10.47910/FEMJ202007 EDN: FIDFZU
-
Wang R.F., Nisoli C., Freitas R.S., Li J., "Artificial "spin ice" in a geometrically frustrated lattice of nanoscale ferromagnetic islands", Nature, 439:7074, (2006), 303-306.
-
Stoner E.C., Wohlfarth E.P., "A mechanism of magnetic hysteresis in heterogeneous alloys", Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 240:826, (1948), 559-642.
-
Metropolis N., Rosenbluth A.W., Rosenbluth et M.N. al., "Equation of state calculations by fast computing machines", The journal of chemical physics, 21:6, (1953), 1087-1092. EDN: SPYLGF
-
Hastings W.K., "Monte Carlo sampling methods using Markov chains and their application", Biometrika, 57, (1970), 97-109. EDN: ILNCKZ
-
Makarova K., Makarov A., Strongin et V. al., "Canonical Monte Carlo multispin cluster method", Journal of Computational and Applied Mathematics, 427, (2023), 115153. EDN: AYFLPI
-
Макарова К.В., Макаров А.Г., Падалко М.А., Стронгин В.С., "Мультиспиновый Монте-Карло метод", Дальневост. матем. журн., 20:2, (2020), 212-220. Mi http://mi.mathnet.ru/dvmg433,. DOI: 10.47910/FEMJ202020 EDN: LLQOAH
-
Le Guillou J.C., Zinn-Justin J., "Critical exponents from field theory", Physical Review B, 21:9, (1980), 3976.
-
Vaz C.A.F., Bland J.A.C., Lauhoff G., "Magnetism in ultrathin film structures", Reports on Progress in Physics, 71:5, (2008), 056501. EDN: MHGCDT
-
Aharony A., Harris A.B., Wiseman S., "Critical disordered systems with constraints and the inequality ν > 2/d", Phys. Rev. Lett., 81:2, (1998), 252.
-
Marques M.I., Gonzalo J.A., "Self-averaging of random and thermally disordered diluted Ising systems", Phys. Rev. E, 60:2, (1999), 2394.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В работе изучаются числа с заданным окончанием разложения по линейной рекуррентной последовательности. С использованием теории фракталов Рози получено описание возможных плотностей таких чисел, а также возможных первых разностей между ними.
Рассмотрен анализ задач оптимального управления для нелинейной системы, моделирующей нестационарный сложный теплообмен с френелевскими условиями сопряжения на поверхностях разрыва коэффициента преломления. Представлены оценки решения начально-краевой задачи, разрешимость задач управления и выведены условия оптимальности, приводящие к релейности оптимального управления.
В работе изучаются проективные и инъектиные унары, а также унары, удовлетворяющие условиям, являющимся ослаблениями понятий проективности и инъективности. А именно, приводится алгебраическое описание проективных, слабо-, квази- и псевдопроективных унаров; инъективных, слабо-, квази- и псевдоинъективных унаров.
В работе дано описание ассоциированных пространств и вторых ассоциированных пространств к пространству Харди на Rn. Доказаны также некоторые результаты об ассоциированных пространствах к пространству BMO(Rn).
В работе рассматриваются задачи о сопряжении тонких упругих и жестких включений с возможным отслоением в упругих телах при наличии трещины. На трещине и в точке пересечения трещины с тонким включением используются краевые условия в виде неравенств, исключающие взаимное проникание берегов трещин и тонких включений. Установлены существование и единственность решения задач. Доказана эквивалентность двух постановок: вариационной и дифференциальной. Исследован предельный переход по параметру жесткости тонкого упругого включения.
В связи с актуальной проблемой уменьшения влияния вредных выбросов на состояние атмосферы городской среды представлена модель оптимального управления режимом работы источников загрязнения атмосферы мегаполиса. Модель предлагает математический алгоритм «справедливого» распределения выбросов в период неблагоприятных метеоусловий (НМУ), наиболее привлекательный для улучшения качества состояния атмосферы. Конструкция алгоритма основана на разработанной ранее оптимизационной математической модели распределения ограниченного ресурса социально-экономического содержания между группами людей, находящихся в дифференцируемых условиях.
В настоящей работе получены точные неравенства между наилучшими приближениями аналитических в единичном круге функций и обобщенными модулями непрерывности m-го порядка в весовом пространстве Бергмана B2,γ. Вычислены точные значения n-поперечников некоторых классов функций в весовом пространстве Бергмана.
В настоящей работе доказывается следующий результат. Число шагов в алгоритме Евклида для двух натуральных аргументов, меньший из которых имеет v цифровых разрядов в десятичной системе счисления, не превосходит целой части от дроби (v+lg(5√/Φ))/lgΦ, где Φ=(1+5√)/2, причем эта оценка достигается при каждом натуральном v. Доказывается также, что для двух других известных верхних оценок длины алгоритма Евклида справедливы частичная или асимптотическая достижимости.
В работе рассматриваются вопросы математического моделирования процесса нестационарного переноса рентгеновского излучения. Данный процесс формализован в виде начально-краевой задачи для уравнения переноса излучения, которая решается весовым методом Монте-Карло. Обсуждаются вопросы реализации предложенного метода при помощи поточно-параллельных вычислений на графическом процессоре (GPU).
Рассматривается быстропротекающий трехмерный процесс консолидации слоя металла, сформированного с использованием аддитивной лазерной технологии. В основу математической модели положены уравнения равновесия с вязкоупрогопластической реологической моделью и уравнение энергии с учетом диффузионных, конвективных и радиационных потерь. Численное решение задачи производится методом конечных элементов с использованием адаптационного алгоритма построения сеточной области в функции от градиента температуры в несвязанной постановке с решением дискретных уравнений нестационарной теплопроводности и термомеханики. Алгоритм учитывает движение источника тепла с заданной скоростью путем применения технологии «исключения» и последующего «возрождения» части материала. Непрерывное наращивание материала производится дискретно, на каждом шаге расчета, соответствующем «возрождению» очередной подобласти из «исключенных» элементов. Проводится верификация и валидация численного алгоритма. Показано влияние последовательной стратегии наращивания пяти слоев металла на распределение эффективных напряжений.
Рассматривается трехмерный конвективный тепломассоперенос в ванне расплава металла под действием движущегося лазерного источника тепла. В основу математической модели с лагранжевым описанием положены уравнения Навье-Стокса, неразрывности и энергии с учетом диффузионных, конвективных и радиационных тепловых потерь. Зависящие от температуры поверхностные эффекты учитываются с использованием поверхностного натяжения (сил Марангони) при динамическом контактном угле на движущейся линии трехфазного контакта. Численное решение задачи производится методом конечных элементов с дивергентно устойчивой аппроксимацией основных переменных. Интегрирование кинематических и динамических условий на свободной поверхности производится по схеме Ньюмарка-Бассака. Производится верификация и валидация предложенного численного алгоритма. Показано влияние определяющих параметров процесса (мощности и скорости сканирования лазера) на геометрические размеры ванны с расплавом.
Рассматриваются задачи проектирования многослойных маскировочных оболочек для 2D-модели электропроводности. Предполагается, что эти оболочки состоят из конечного числа кольцевых слоев, заполненных изотропными средами. С использованием оптимизационного метода рассматриваемые задачи сводятся к экстремальным задачам и исследуются свойства их решений. Развивается эффективный численных алгоритм, основанный на методе роя частиц (МРЧ). Обсуждаются результаты проведенных вычислительных экспериментов.
Издательство
- Издательство
- ДВФУ
- Регион
- Россия, Владивосток
- Почтовый адрес
- 690922, Приморский край, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10
- Юр. адрес
- 690922, Приморский край, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10
- ФИО
- Коробец Борис Николаевич (Ректор)
- E-mail адрес
- rectorat@dvfu.ru
- Контактный телефон
- +7 (423) 2652429
- Сайт
- https://dvfu.ru