本文關(guān)鍵詞：草酸類分子基磁體在交變外場下相變行為的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著配位化學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,由全新的化學(xué)合成途徑得到的分子基磁性材料因其重要的性能和應(yīng)用前景成為材料學(xué)和配位化學(xué)中最活躍的課題。另一方面,Ising模型是研究磁性材料最簡單且最具代表性的模型,尤其是人們利用該模型解釋了磁性薄膜在交變外場下的非平衡態(tài)相變后,對這一模型的研究又成為了一個(gè)熱點(diǎn)課題。因此利用I sing模型研究分子基磁體在非平衡態(tài)下的相變行為對材料設(shè)計(jì)及研發(fā)有著重要的指導(dǎo)意義。本文利用相關(guān)有效場理論研究了高自旋Blume-Capel模型(BC模型)在交變外場下的動力學(xué)相變。BC模型可以用來描述含有高自旋磁離子(如Fe3+, Mn2+, Ni2+, Cr3+且磁離子受晶場作用的磁性薄膜。研究結(jié)果表明：薄膜中磁離子受到的晶場值是決定薄膜材料相變行為的主要因素。當(dāng)晶場常數(shù)取絕對值很大的負(fù)值時(shí),系統(tǒng)在低溫低外場區(qū)會出現(xiàn)混合相區(qū)域,這是非平衡態(tài)下系統(tǒng)特有的磁現(xiàn)象。模型中考慮的最近鄰磁離子間的關(guān)聯(lián)越多,意味著自旋間的熱力學(xué)漲落越多,混合相區(qū)域越窄。對于半整數(shù)S=3/2的薄膜材料,系統(tǒng)會出現(xiàn)特殊的一階有序—有序相變,而對于整數(shù)S=1的磁性薄膜則不發(fā)生一階有序—有序相變。這說明磁性薄膜材料中磁離子的自旋值對薄膜材料的相變行為有很大的影響。在BC模型研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)造了層狀蜂窩晶格結(jié)構(gòu)的混自旋Ising模型描述結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的草酸根雙金屬分子基磁體,并研究了其在交變外場下的補(bǔ)償行為和磁有序溫度。當(dāng)草酸分子基磁體中的金屬離子為釩時(shí),化合物的補(bǔ)償行為由VⅢ離子的層間耦合決定。如果材料的層間距離很大,使得VⅢ離子的層間耦合為零時(shí),材料不會出現(xiàn)補(bǔ)償溫度。另一個(gè)決定補(bǔ)償溫度的因素是金屬離子在材料中受到的晶場作用,只有這個(gè)晶場大于臨界晶場時(shí)才會出現(xiàn)補(bǔ)償溫度。隨著晶場的增強(qiáng),材料的補(bǔ)償溫度降低,但當(dāng)晶場足夠強(qiáng)后,補(bǔ)償溫度不再受晶場變化的影響。對材料磁有序溫度的研究表明,層問耦合越強(qiáng),磁有序溫度越高；晶場越強(qiáng),磁有序溫度越高；外磁場越弱,磁有序溫度越高。分子基磁體中的金屬離子為鐵時(shí),在低外場下化合物的補(bǔ)償行為不受層間耦合的影響。即使材料的層間距離很大,材料的層間耦合為零時(shí),只要晶場大于臨界晶場,鐵類分子基磁體仍會出現(xiàn)補(bǔ)償行為。這一結(jié)果表明該種分子基磁體中存在其他更長距離的相互作用。材料的磁有序溫度由層間耦合和晶場決定,而這兩個(gè)值受分子基磁體中的有機(jī)陽離子控制。有機(jī)陽離子尺寸越大,材料的層間距越大,層間耦合作用減小,磁有序溫度降低；有機(jī)陽離子的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,對稱性越好,磁離子受到的晶場作用越強(qiáng),磁有序溫度升高。因此有機(jī)陽離子的選擇決定了材料最終的磁有序溫度。比較釩類分子基磁體和鐵類分子基磁體的磁有序溫度發(fā)現(xiàn),在相同參數(shù)條件下,鐵類即自旋值高的分子基磁體比釩類即自旋值低的分子基磁體具有更高的磁有序溫度。
【關(guān)鍵詞】：Blume-Capel模型 草酸類分子基磁體 非平衡態(tài)相變 有效場理論
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O621
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 磁性基本理論11-14
• 1.1.1 磁性起源11-12
• 1.1.2 材料磁性的分類和微觀機(jī)理12-14
• 1.2 分子基磁性材料簡介14-18
• 1.2.1 分子基磁性材料基本概況14-15
• 1.2.2 分子基磁性材料的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 非平衡態(tài)相變研究進(jìn)展18-26
• 1.3.1 非平衡態(tài)相變理論18-19
• 1.3.2 伊辛模型非平衡態(tài)相變的相關(guān)研究成果19-26
• 1.4 選題背景及內(nèi)容26-28
• 1.4.1 選題背景26-27
• 1.4.2 本文研究內(nèi)容27-28
• 第2章 S=1磁性薄膜在非平衡態(tài)下的相圖28-47
• 2.1 模型哈密頓量28
• 2.2 GLAUBER動力學(xué)28-30
• 2.3 相關(guān)有效場理論應(yīng)用30-31
• 2.3.1 微分算符技術(shù)30
• 2.3.2 退耦近似30-31
• 2.4 動力學(xué)方程31-35
• 2.5 結(jié)果與討論35-45
• 2.5.1 正方晶格結(jié)構(gòu)磁性薄膜的相變35-38
• 2.5.2 蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)磁性薄膜的相變38-41
• 2.5.3 與平均場結(jié)果和蒙特卡羅模擬結(jié)果的比較41-45
• 2.6 本章小結(jié)45-47
• 第3章 S=3/2磁性薄膜在交變外場下的相圖47-59
• 3.1 模型哈密頓量47
• 3.2 GLAUBER動力學(xué)47-48
• 3.3 相關(guān)有效場理論應(yīng)用48-50
• 3.4 結(jié)果與討論50-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第4章 AV~ⅡV~Ⅲ(C_2O_4)_3層狀分子基磁體補(bǔ)償行為和磁有序溫度的研究59-71
• 4.1 系統(tǒng)哈密頓量60
• 4.2 相關(guān)有效場理論應(yīng)用60-64
• 4.3 結(jié)果與討論64-69
• 4.3.1 相變溫度及補(bǔ)償溫度64-68
• 4.3.2 與平均場結(jié)果的比較68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第5章 AFe~ⅡFe~Ⅲ(C_2O_4)_3層狀分子基磁體補(bǔ)償行為和相變溫度的研究71-82
• 5.1 系統(tǒng)哈密頓量71-72
• 5.2 相關(guān)有效場理論應(yīng)用72-73
• 5.3 結(jié)果與討論73-80
• 5.3.1 相圖及補(bǔ)償溫度73-79
• 5.3.2 與平均場結(jié)果的比較79-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 第6章 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-97
• 致謝97-98
• 攻讀博士期間發(fā)表的論文98-99
• 作者簡介99

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