Исследование точечных внешних воздействий на квазиодномерные структуры атомов переходных металлов

Цели и задачи
Цель:
Исследовать влияние точечных локальных магнитных воздействий на поверхностные структуры атомов переходных металлов, адсорбированных на проводящую поверхность.
Задачи:
Провести обзор ранних работ, посвященных исследованию обменных взаимодействий между атомами переходных металлов, адсорбированных на проводящую поверхность;
Разработать компьютерную программу для моделирования спиновых систем при помощи метода Монте-Карло.

Характер взаимодействия между атомами Co, адсорбированными на поверхности Cu(111) [1]
[2] Alexander Ako Khajetoorians, Roland Wiesendanger, et al., Science, 332 (2011)
[1] P. A. Ignatiev, N. N. Negulyaev, et al., Phys. Rev. Lett., 101, 036809 (2008)
Обзор источников
Логическое устройство, построенное на основе обменных взаимодействий между спинами атомов, адсорбированных на подложку [2]

Методы исследования

Трактуем точечное воздействие на уровне модели Гейзенберга
Направим вектор магнитного поля вдоль оси Z:
Зафиксируем спин :
Представим в сферических координатах:
Методы исследования

Методы исследования
Трактуем точечное воздействие на уровне модели Гейзенберга:

Изучим скореллированность и
Скоррелированность спинов и сводится к намагниченности
На систему воздействуют три фактора:
Анизотропия, наведенная внешним магнитным полем
Анизотропия, наведенная намагничиванием спина (точечным воздействием)
Температурный фактор
Выделим из части гамильтониана, не связанной с , некий спин
Методы исследования

Внешнее магнитное поле малое: в единицах J ( - ось намагничивания)
и зафиксированный спин противоположно направлены (направление против энергетически менее выгодно, нежели направление вдоль )
Методы исследования

Каждый спин в системе единичной длины:
Спины и рассматриваются как спиновые агломераты:
Рассматриваем только ферромагнитные и антиферромагнитные взаимодействия
Методы исследования
аппроксимируюется как

Методы исследования
Для исследования проведем численный эксперимент при помощи метода Монте-Карло
Для этого была разработана программа на языке C++, реализующая реалистичное моделирование поведения спиновых систем
В ходе моделирования следующие средне-наблюдаемые:
Намагниченность спина
Энергия системы E
Также была разработана вспомогательная программа для конструирования спиновых произвольной конфигурации цепочек и формирования входных файлов для моделирования

Окно вспомогательной программы
Методы исследования
Интерактивный конструктор
Параметры спиновой системы

Результаты
Рассмотрим простейшие конфигурации:
Значит, попробуем усложнить геометрию цепочки

Результаты
“Димеры”
“Ромбы”
Перейдем к более сложным конфигурациям

Графики зависимости проекции намагниченности спина при длине цепочки L = 7
“димеры”
“ромбы”
“плато”
“плато”
Результаты

Результаты
Таким образом, нас интересуют такие параметры “плато” как:
температурная ширина “плато”
температура возникновения “плато”
Рассмотрим, как эти характеристики меняются в зависимости от изменения длины цепочки

Температурная ширина “плато” для цепочек типов:
“димеры”
“ромбы”
Результаты

Температура возниновения “плато”
“димеры”
“ромбы”
Результаты