Quantum phase transition: Van Vleck antiferromagnet in a magnetic field

Abstract

Theoretical description of magnetic properties of antiferromagnetic state, induced by the longitudinal magnetic eld, in the Van Vleck singlet magnet with single-ion anisotropy of easy-plane type and ion spin S = 1 is proposed. It is shown that the quantum phase transition to the antiferromagnetic state is connected with the spontaneous appearance of spin polarization in the easy plane. Spin polarization of the ground nondegenerated state proves to be the order parameter of such a transition and the Landau thermodynamic approach can be employed for its (transition) description. The magnetic properties which include the eld behavior of magnetization and magnetic susceptibility of the antiferromagnetic phase in the elds of different directions are studied. An attempt is made to qualitatively compare the obtained results with the available experimental data.

Проведено теоретичний опис iндукованого магнiтним полем квантового фазового переходу у антиферомагнiтий стан у ван-флекiвському антиферомагнетику з легкоплощинним типом однойонної анiзотропiї i величиною спiнiв магнiтних йонiв S = 1. Показано, що при магнiтному фазовому переходi параметром порядку є величина спiнової поляризацiї основного стану, а для опису цього переходу застосовна термодинамiчна теорiя фазових переходiв Ландау. Вивченi магнiтнi властивостi iндукованої магнiтним полем антиферомагнiтної фази, проаналiзованi польовi залежностi намагнiченостi i магнiтної сприйнятливостi. Зроблена спроба якiсного порiвняння отриманих результатiв з наявними експериментальними даними.