Модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями
The effects of interactions and anisotropy on the magnetic properties of linear chains of superparamagnetic nanoparticles are studied theoretically by mapping the problem onto spin models. With zero anisotropy, the magnetic dipole moments are free to rotate, and the system resembles a classical ferr...
Збережено в:
| Видавець: | Publishing house "Academperiodika" |
|---|---|
| Дата: | 2020 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020070 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Організація
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2020070 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20200702023-10-26T13:16:19Z Modified Mean-Field Theory of One-Dimensional Spin Models with Anisotropy and Long-Range Dipolar Interactions Модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями Camp, P. J. Ivanov, A. O. Heisenberg model Ising model dipolar interactions magnetization magnetic susceptibility modified mean-field theory Monte Carlo simulations - The effects of interactions and anisotropy on the magnetic properties of linear chains of superparamagnetic nanoparticles are studied theoretically by mapping the problem onto spin models. With zero anisotropy, the magnetic dipole moments are free to rotate, and the system resembles a classical ferromagnetic Heisenberg model with long-range dipolar interactions. With strong anisotropy, they are constrained to align with the chain, and the system resembles the classical ferromagnetic Ising model with long-range interactions. Using a modified mean-field theory, expressions for the magnetization curve and initial magnetic susceptibility are derived from the response of a single particle subject to an effective field arising from the applied field and the interactions with the other particles. Various approximations for the effective field are tested against results from Monte Carlo simulations. It is shown that, for physically relevant interaction strengths, reliable theoretical predictions for both the zero-anisotropy and strong-anisotropy cases can be derived in a simple closed form. Розвинено теорiю впливу взаємодiй i анiзотропiї на магнiтнi властивостi лiнiйних ланцюжкiв суперпарамагнiтних наночастинок на основi формулювання проблеми в рамках спiнових моделей. У вiдсутностi анiзотропiї, магнiтнi дипольнi моменти вiльно обертаються, i система нагадує класичну модель Гейзенберга для феромагнетика з далекосяжними дипольними взаємодiями. У випадку сильної анiзотропiї, моменти змушенi вирiвнюватися у ланцюжку, i система схожа на класичну модель Iзiнга для феромагнетика з далекосяжними взаємодiями. В рамках модифiкованої теорiї середнього поля отримано формули для кривої магнетизацiї i вихiдної магнiтної сприйнятливостi, виходячи з реакцiї однiєї частинки на вплив ефективного поля. Останнє визначається зовнiшнiм полем i взаємодiями з iншими частинками. Рiзнi наближення для ефективного поля перевiряються порiвнянням з результатами моделювання методом Монте-Карло. Показано, що можна отримати надiйнi теоретичнi передбачення в простому замкненому виглядi для фiзично прийнятних iнтенсивностей взаємодiї як для нульової, так i для сильної анiзотропiї. Publishing house "Academperiodika" 2020-07-30 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020070 10.15407/ujpe65.8.691 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 65 No. 8 (2020); 691 Український фізичний журнал; Том 65 № 8 (2020); 691 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe65.8 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020070/1651 Copyright (c) 2020 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
Heisenberg model Ising model dipolar interactions magnetization magnetic susceptibility modified mean-field theory Monte Carlo simulations - |
| spellingShingle |
Heisenberg model Ising model dipolar interactions magnetization magnetic susceptibility modified mean-field theory Monte Carlo simulations - Camp, P. J. Ivanov, A. O. Модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями |
| topic_facet |
Heisenberg model Ising model dipolar interactions magnetization magnetic susceptibility modified mean-field theory Monte Carlo simulations - |
| format |
Article |
| author |
Camp, P. J. Ivanov, A. O. |
| author_facet |
Camp, P. J. Ivanov, A. O. |
| author_sort |
Camp, P. J. |
| title |
Модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями |
| title_short |
Модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями |
| title_full |
Модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями |
| title_fullStr |
Модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями |
| title_full_unstemmed |
Модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями |
| title_sort |
модифікована теорія середнього поля для одновимірних спінових моделей з анізотропією і далекосяжними дипольними взаємодіями |
| title_alt |
Modified Mean-Field Theory of One-Dimensional Spin Models with Anisotropy and Long-Range Dipolar Interactions |
| description |
The effects of interactions and anisotropy on the magnetic properties of linear chains of superparamagnetic nanoparticles are studied theoretically by mapping the problem onto spin models. With zero anisotropy, the magnetic dipole moments are free to rotate, and the system resembles a classical ferromagnetic Heisenberg model with long-range dipolar interactions. With strong anisotropy, they are constrained to align with the chain, and the system resembles the classical ferromagnetic Ising model with long-range interactions. Using a modified mean-field theory, expressions for the magnetization curve and initial magnetic susceptibility are derived from the response of a single particle subject to an effective field arising from the applied field and the interactions with the other particles. Various approximations for the effective field are tested against results from Monte Carlo simulations. It is shown that, for physically relevant interaction strengths, reliable theoretical predictions for both the zero-anisotropy and strong-anisotropy cases can be derived in a simple closed form. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020070 |
| work_keys_str_mv |
AT camppj modifiedmeanfieldtheoryofonedimensionalspinmodelswithanisotropyandlongrangedipolarinteractions AT ivanovao modifiedmeanfieldtheoryofonedimensionalspinmodelswithanisotropyandlongrangedipolarinteractions AT camppj modifíkovanateoríâserednʹogopolâdlâodnovimírnihspínovihmodelejzanízotropíêûídalekosâžnimidipolʹnimivzaêmodíâmi AT ivanovao modifíkovanateoríâserednʹogopolâdlâodnovimírnihspínovihmodelejzanízotropíêûídalekosâžnimidipolʹnimivzaêmodíâmi |
| first_indexed |
2023-03-24T08:58:45Z |
| last_indexed |
2024-03-30T03:08:24Z |
| _version_ |
1804810384034496512 |