Załącznik nr 2 do zarządzenia nr 110/2009/2010

mgr Wojciech Jaworski
Wpływ magnetycznego podłoża oraz gaussowskich fluktuacji pól molekularnych na
własności dwuwarstwy magnetycznej opisywanej modelem Blume-Emery-Griffithsa
Influence of the magnetic substrate and of the Gaussian fluctuations of the molecular
fields on the properties of the magnetic bilayer described by the Blume-EmeryGriffiths model
Streszczenie:
Głównym przedmiotem badań tej pracy doktorskiej jest klasyczny model spinowy dla spinu S = 1,
znany jako model Blume-Emery-Griffithsa (BEG). Zastosowano go do opisu dwuwartswy
ferromagnetycznej, będącej przykładem cieszących się dużym zainteresowaniem fizyków,
ultracienkich warstw magnetycznych. W badaniu własności termodynamicznych i magnetycznych
dwuwarstwy BEG wykorzystano metody obliczeń analitycznych jak i symulacji komputerowych. Do
tych pierwszych należą przybliżenie pola molekularnego (MFA) oraz, będące jego rozszerzeniem,
przybliżenie gaussowskich fluktuacji pól molekularnych (GFA). Wpływ dwóch typów takich fluktuacji na
termodynamikę układu omówiono na przykładzie uzyskanych w ramach trzech wariantów metody GFA
diagramów fazowych modelu BEG. Przedyskutowano przy tym zmiany w występowaniu linii przemian
fazowych i punktów krytycznych, co dało też możliwość porównania diagramów fazowych z metody
GFA i innych metod obliczeniowych (CVMPA, MC). Szczególny nacisk położono tu na przemiany
fazowe zachodzące między fazami meta- i niestabilnymi, znacznie rozszerzając znany dotąd zakres
ich występowania na diagramach fazowych modelu BEG.
W pracy tej wykorzystano też metodę symulacji komputerowych Monte Carlo (MC) w podejściu
Metropolisa. Z jej pomocą zbadano zmiany własności dwuwarstwy BEG zachodzące pod wpływem
sprzężonego z nią ferromagnetycznego podłoża. Zaproponowano tu modele tegoż podłoża oraz jego
oddziaływania z dwuwarstwą,
a rachunki przeprowadzono w ramach formalizmu termodynamiki kwantowej.
Abstract:
The main object of this PhD thesis is the classical spin model for the spin S = 1, known as the BlumeEmery-Griffiths model (BEG). It has been used to describe a ferromagnetic bilayer, being an example
of ultrathin magnetic layers, which physicians are very interested in. In order to investigate the
thermodynamic and magnetic properties of the BEG bilayer the methods of both analytic calculations
and computer simulations have been used. First of them included the molecular field approximation
(MFA) and its extension – the Gaussian fluctuations approximation (GFA). The effect of two types of
fluctuations has been examined using the phase diagrams of the BEG model, which have been
obtained within three variants of the GFA method. Variations in the occurrences of phase transition
lines and critical points have been discussed and the results have been compared with the ones
obtained within different methods (CVMPA, MC). Moreover, an emphasis has been put on phase
transitions occurring between meta- and unstable phases, the existence regions of which have been
broadened.
What is more, the Metropolis type Monte Carlo simulations (MC) have been used to investigate the
influence of the coupling to a ferromagnetic substrate on the properties of the BEG bilayer. The
models of the substrate and its interaction with the bilayer have been proposed and the calculations
were made with the help of the quantum thermodynamic formalism.