INFLUENCE OF PERCOLATION EFFECTS ON RELAXATION PROCESSES IN model of QUASI-one-DIMENSIONAL ISING MAGNETICS
Authors: Спирин Д.В. , Таскин А.Н. , Удодов В.Н. 
Published: October 2024

В последние десятилетия синтезированы одномерные (квазиодномерные) изинговские магнитные соединения, на которых основаны новые перспективные материалы. В работе рассмотрены перколяционные эффекты в модели одномерного изинговского магнетика конечного нанометрового размера с граничными условиями – оборванные концы. В модели учтено взаимодействие с внешним магнитным полем, ближнее взаимодействие узлов, взаимодействие вторых и третьих соседей, а также четырехчастичное взаимодействие. Для моделирования фазового перехода использовался алгоритм Метрополиса. Рассмотрены два варианта локализации немагнитной примеси: с подвижными ификсированными примесями (замороженные примеси). Для подвижных примесей в алгоритм Метрополиса заложена возможность перемещения немагнитных узлов вдоль цепочки. Во втором варианте при формировании начальных конфигураций немагнитные примеси принимают в магнетике случайные постоянные равновероятные позиции. Показано, что наличие немагнитных узлов приводит к ослаблению корреляции внутри цепочки и магнетик разбивается на несколько несвязанных магнитным взаимодействием частей. Доля магнитных атомов, при которой магнетик разбивается на две некоррелирующие части, является аналогом порога протекания в перколяционной задаче узлов. Радиус протекания соответствует самому дальнему ненулевому взаимодействию. В работе показано наличие связи между порогом протекания и зависимостями времени релаксации фазового перехода ферромагнетик – антиферромагнетик от доли немагнитных примесей в модели одномерного изинговского магнетика с фиксированными (замороженными) немагнитными примесями. В случае свободных магнитных примесей показано отсутствие четкой связи между порогом протекания и зависимостями времени релаксации.
In recent decades, one-dimensional (quasi-one-dimensional) Ising magnetic compounds have been synthesized, on which new promising materials are based. Percolation effects are considered in the model of a one-dimensional Ising magnet of finite nanometer size with boundary conditions - dangling ends. The model takes into account interaction with an external magnetic field, near-site interaction of nodes, interaction of second and third neighbors, as well as four-particle interaction. To model the phase transition, the Metropolis algorithm was used. Two options for the localization of a nonmagnetic impurity are considered: with mobile impurities and with fixed impurities (frozen impurities). For mobile impurities, the Metropolis algorithm contains the possibility of moving non-magnetic nodes along the chain. In the second variant, when the initial configurations are formed, nonmagnetic impurities in the magnet take random constant equiprobable positions. It is shown that the presence of non-magnetic nodes leads to a weakening of the correlation inside the chain and the magnet breaks up into several parts unconnected by magnetic interaction. The fraction of nonmagnetic atoms, in which the magnet is divided into two non-correlating parts, is an analogue to the percolation threshold in the percolation site problem. The percolation radius corresponds to the farthest nonzero interaction. The paper shows the existence of a relationship between the percolation threshold and the dependences of the relaxation time of the ferromagnet - antiferromagnet phase transition on the fraction of nonmagnetic impurities in the model of a one-dimensional Ising magnet with fixed (frozen) nonmagnetic impurities. In the case of mobile magnetic impurities, the absence of a clear connection between the percolation threshold and the dependences of the relaxation time is shown.