Анотація до роботи:

Макарова Г.В. Особливості магнітних фазових переходів у сильно корельованих та низьковимірних електронних системах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.11 - магнетизм. - Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б. І. Вєркіна Національної Академії Наук України, Харків, 2004.

У дисертаційній роботі досліджуються особливості поведінки термодинамічних характеристик сильно корельованих електронних і низьковимірних квантових спінових систем поблизу магнітних і пружних фазових перетворень при низьких температурах. Аналіз низькотемпературних термодинамічних характеристик (магнітної сприйнятливості, ентропії і теплоємності) квантового антиферомагнитного ланцюжка Гейзенберга спінів 1/2 із немагнітними домішками заміщення (допування якими приводить до розриву спінового ланцюжка), проведений за допомогою точного квантово-механічного методу анзатца Бете, дозволяє пояснити причини розходимостей магнітної сприйнятливості і низькотемпературного коефіцієнта Зоммерфельда, як функцій від температури. Визначено залежності намагніченості і магнітної сприйнятливості країв відкритого антиферомагнитного спінового ланцюжка Гейзенберга від прикладеного зовнішнього магнітного поля в основному стані і від температури (при низьких температурах), а також знайдений внесок вільних кінців спінового ланцюжка в низькотемпературну ентропію і теплоємність системи.

Для електронних систем, що мають властивості не-Фермі-рідин, а також для квантових спінових антиферомагнитних ланцюжків, що містять ансамблі невпорядкованих магнітних домішок, виведені функції розподілу ефективних температур Кондо, які дозволяють одержати термодинамічні характеристики, що враховують поведінку магнітних домішок у таких системах, а також обчислені термодинамічні характеристики цих систем. Побудовано графіки функцій розподілу температур Кондо.

Проведено аналіз можливості переходу в магнітовпорякований стан квазіодновимірних квантових спінових систем (при слабкій взаємодії між ланцюжками) і сполук рідкісноземельних металів, що мають властивості не-Фермі-рідинних систем (при слабкій взаємодії між домішками), у залежності від характеру розподілу характеристик магнітних домішок. Показано, що сильне безладдя в розподілі констант взаємодії домішка-матриця призводить до магнітного впорядкування цих систем при ненульових температурах. Оцінено температури фазових переходів в магнітовпорядкованний стан.

Побудовано теоретичну модель бездомішкової квазіодновимірної антиферомагнитної спінової системи, пов'язаної з пружною підсистемою речовини, у якій фаза з подвоєнням періоду спінових ланцюжків (спін-Пайерлс фаза) може співіснувати з антиферомагнитною впорядкованою фазою при ненульових температурах.

Отримано рівняння, що визначають температуру переходу типу спін-Пайерлс у цій системі, і проаналізовані графічні рішення цих рівнянь. Знайдено формули, що визначають температуру переходу системи таких ланцюжків, слабко пов'язаних між собою, в антиферомагнитний впорядкований стан, а також проаналізоване графічне рішення знайдених рівнянь.

Проведені дослідження особливостей магнітних фазових переходів у сильно корельованих і низьковимірних системах при низьких температурах, а також в основному стані дозволяють сформулювати наступні основні результати і висновки дисертаційної роботи:

1. Аналіз низькотемпературних термодинамічних характеристик (магнітної сприйнятливості, ентропії і теплоємності) квантового антиферомагнитного ланцюжка Гейзенберга спінів 1/2 із немагнітними домішками заміщення (допування якими призводить до розриву спінового ланцюжка), який проведено за допомогою точного квантово-механічного методу анзатца Бете, дозволяє пояснити причини розходимостей магнітної сприйнятливості і низькотемпературного коефіцієнта Зоммерфельда, як функцій температури, що спостерігалися в ході експериментів, проведених з сполукою Sr₂CuO₃. Визначено залежності намагніченості і магнітної сприйнятливості країв відкритого антиферомагнитного спінового ланцюжка Гейзенберга від прикладеного зовнішнього магнітного поля в основному стані і від температури (при низьких температурах), а також знайдений внесок вільних кінців спінового ланцюжка в низькотемпературну ентропію і теплоємність системи.

2. Для електронних систем, що мають властивість не-Фермі-рідин, а також для квантових спінових антиферомагнитних ланцюжків, що містять ансамблі невпорядкованих магнітних домішок, виведені функції розподілу ефективних температур Кондо, які дозволяють одержати термодинамічні характеристики, що враховують поводження магнітних домішок у таких системах, а також обчислені термодинамічні характеристики цих систем. Побудовано графіки функцій розподілу температур Кондо.

3. Проведено аналіз можливості переходу в магнитовпорядкований стан квазіодновимірних квантових спінових систем (при слабкій взаємодії між ланцюжками) і сполук рідкісноземельних металів, що мають властивості не-Фермі-рідинних систем (при слабкій взаємодії між домішками) у залежності від характеру розподілу характеристик магнітних домішок. Показано, що сильне безладдя в розподілі констант взаємодії домішка-матриця призводить до магнітного впорядкування цих систем при ненульових температурах. Оцінено температури фазового переходу в магнітовпорядкованний стан.

4. Побудовано теоретичну модель бездомішкової квазіодновимірної антиферомагнитної спінової системи, пов'язаної з пружною підсистемою речовини, у якій фаза з подвоєнням періоду спінових ланцюжків (спін-Пайерлс фаза) може співіснувати з антиферомагнитною упорядкованою фазою при ненульових температурах.

5. Отримано рівняння, що визначають температуру переходу типу спін-Пайерлс у цій системі, і проаналізовані графічні рішення цих рівнянь. Знайдено формули, що визначають температуру переходу системи таких ланцюжків, слабко пов'язаних між собою, в антиферомагнитний впорядкований стан, а також проаналізоване графічне рішення знайдених рівнянь. У рамках побудованої моделі є можливим якісно пояснити дані магнітних експериментів, проведених з органічною квазіодновимірною речовиною p-CyDOV.

Публікації автора:

1. Zvyagin A. A , Makarova A.V. Neel temperature for undoped spin-Peierls quasi-one-dimensional model // J. Phys.: Condensed Matter. – 2004, V.16, №15, P.2673-2680.

2. Zvyagin A.A., Makarova A.V. Low temperature behavior of disordered magnetic impurities: Distribution of effective Kondo temperatures // ФНТ. – 2004, Т.30, №6, С.639-643.

3. Zvyagin A.A., Makarova A.V. Bethe ansatz study of the low temperature thermodynamics of an open Heisenberg chain // Phys. Rev. B. – 2004, V.69, №21, P.214430 (1-5).

4. Zvyagin A.A., Makarova A.V. Magnetic ordering caused by a disorder in qusi-one-dimensional spin systems and non-Fermi-liquid systems // ФНТ. – 2004, Т.30, №10, С.1095-1097.

5. Zvyagin A.A., Makarova A.V. Disordered ensembles of impurities in antiferromagnetic quantum spin chains // У сб. Київська Боголюбівська конференція “Сучасні проблеми математики та теоретичної фізики” - тез. докл.- 2004.- Київ-С.106.

6. Zvyagin A. A., Makarova A. V. Exact results for non-Fermi-liquid behavior of disordered magnetic impurities in metals and correlated electron chains // Abstracts of Internat. Conf. Strongly Correlated Electron Systems –Karlsruhe.-2004. TH-TCE2-122 -P.244.