Магнитные свойства спиновой лестницы типа «ожерелье»

Abstract

На основе теории возмущений и численных расчетов методами Дэвидсона и DMRG изучена нижняя часть спектра диагональной спиновой лестницы типа «ожерелье» (s=1/2) (NL) с пространственной и спиновой анизотропией соседних взаимодействий. Показано существование фазового перехода первого рода при нулевой температуре по параметру спиновой анизотропии, сопровождающегося макроскопическим скачком намагниченности. Также показана возможность появления плато в полевой зависимости намагниченности при z-проекции полного спина M=1/3Mmax вследствие щелевого характера возбуждений, увеличивающих M. Амплитуда спиновой волны, характеризующей основное состояние NL с различными константами изотропных спиновых взаимодействий внутри и между элементарными ячейками, принимает максимальное значение, когда все взаимодействия одинаковые.

На основі теорії збурень та чисельних розрахунків методами Девидсона й DMRG вивчено нижню частину спектру діагональної спінової драбини типу «намисто» (s=1/2) (NL) із просторовою й спіновою анізотропією сусідніх взаємодій. Показано існування фазового переходу першого роду при нульов ій температурі по параметру спінової анізотропії, що супроводжується макроскопічним стрибком намагніченості. Також показана можливість появи плато в польовій залежності намагніченості при z-проекції повного спина M=1/3Mmax внаслідок щілинного характеру збуджень, що збільшують M. Амплітуда спінової хвилі, що характеризує основний стан NL з різними константами ізотропних спінових взаємодій усередині й між елементарними комірками, приймає максимальне значення, коли всі взаємодії однакові.

The lowest energy states of necklace spin-1/2 ladder (NL) with the spin and space anisotropy were studied by means of perturbation theory and numerically with the help of Davidson and DMRG methods. It was shown the existence of zero temperature first order phase transition in spin anisotropy parameter with macroscopic jump of magnetization. It was also shown the possibility of appearance of plateau in the field dependence of magnetization at the value of z projection of total spin M=1/3Mmax due to the gap character of the excitations with the increase of M. It was found that the spin wave amplitude of the ground state of NL with different isotropic coupling inside and between NL unit cells takes maximum if all coupling constants are equal each other.