Антиферромагнитное состояние: спектр, волновые функции, термодинамические свойства.

Загуляев С.Н.

Кафедра квантовй механики, СПбГУ


Аннотация


Разработан новый метод описания электронной структуры и физических
свойств антиферромагнетиков (АФ).

В методе используются только спин-неполяризованные чистые спиновые
состояния, образующие подпространство вырожденного по полному спину
S-основного состояния с нулевой проекцией спина M=0 на ось-z.

Из анализа экспериментальных свойств, проводимого в рамках статистической
 физики, получены строгиеограничения на вид энергетического спектра АФ в
окрестности основного состояния.  Для N-электронных многодетерминантных
волновых функций, соответствующих основному и низко лежащим возбужденным
состояниям АФ, предложен новый анзац, учитывающий полученные ограничения.
Построен модельный гамильтониан H(x_1,...,x_N), имеющий требуемый спектр.
Он является абелевым сужением на подпространство функций основного состояния
точного многоэлектронного гамильтониана с релятивистскими поправками на
спиновое диполь-дипольное взаимодействие.

Построенные N-электронные функции были использованы для расчетов основных
характеристических свойств АФ. В частности, было получено аналитическое
выражение для интерференционной функции АФ кристалла при упругом спиновом
магнитном рассеянии нейтронов на АФ мишени. Учитывая (N/2+1)^2 наинизших
состояний спектра, нам удалось воспроизвести типичные термодинамические
свойства АФ: температурную зависимость спиновой восприимчивости и спиновый
вклад в температурную зависимость удельной теплоемкости. В отличие от
стандартной модели Нееля, волновые функции основного состояния АФ с M=0
дают нулевое среднее значение локальной намагниченности M(R)=0 в любой
точке R.