Энергетические спектры линейных спиновых цепочек с магнитодипольным взаимодействием

Abstract

Исследовано влияние магнитного диполь-дипольного взаимодействия (МДДВ) на эволюцию системы энергетических уровней, имеющую общие особенности для всех основных типов анизотропии обменных взаимодействий: изотропной, планарной и предельно анизотропной (изинговской) линейных цепочек спинов S = 1/2. В планарном случае обнаружена высокая чувствительность к взаимодействиям следующих за ближайшими и более отдаленных соседей, в отличие от изотропной и изинговской систем. Получены критические значения коэффициента магнитодипольного взаимодействия, при которых происходит переход из состояния с нулевым в состояние с максимальным усредненным значением спинового момента (переход низкий спин–высокий спин) для каждого из исследованных типов анизотропии. Показано, что величина расщепления уровней линейно связана с напряженностью магнитного поля и не зависит ни от диполь-дипольного взаимодействия, ни от типа анизотропии спиновой цепочки.

Досліджено вплив магнітної диполь-дипольної взаємодії (МДДВ) та магнітного поля на еволюцію системи енергетичних рівнів, що має загальні особливості для всіх основних типів анізотропії обмінних взаємодій: ізотропного, планарного і гранично анізотропного (ізінговского) лінійних ланцюжків спинів S = 1/2. У планарному випадку виявлена висока чутливість до взаємодій наступних за найближчими і більш віддалених сусідів, на відміну від ізотропної і ізінговскої систем. Отримано критичні значення коефіцієнта магнітодіпольної взаємодії, при яких відбувається перехід із стану з нульовим у стан з максимальним усередненим значенням спінового моменту (перехід низький спін–високий спін) для кожного з досліджених типів анізотропії. Показано, що величина розщеплення рівнів лінійно зв'язана з напруженістю магнітного поля і не залежить ані від диполь-дипольної взаємодії, ні від типу анізотропії спінового ланцюжка.

The influence of magnetic dipole–dipole interaction (MDDI) on evolution of the energy levels system with similar features for Heisenberg, Ising and planar S = 1/2 linear spin chains has been investigated. The XX0 chain is highly sensitive to n.n.n. and n.n.n.n. exchange interactions, in contrast to isotropic and Ising systems. Critical values of magnetodipole interaction coefficient have been determined with which the spin system undergoes a transition from zero-spin to the maximal-spin state (low-spin to high-spin transition) for every anisotropy type under study. The value of energy-level splitting is shown to be in linear dependence with magnetic field strength, no dependence on dipole-dipole interaction and anisotropy type is noted.