Критическое поведение систем с конкуренцией между близкодействием и дальнодействием

Для ряда ферромагнетиков наблюдается отклонение критического поведения от предсказываемого моделью Изинга, XY-моделью или моделью Гейзенберга. Это отклонение может быть объяснено наличием дополнительных дальнодействующих сил, конкурирующих с обычным обменным взаимодействием. Конкуренция взаимодействий приводит к появлению новых классов универсальности критического поведения. В рамках теоретико-полевого подхода исследовано критическое поведение систем с конкуренцией между близкодействующими и дальнодействующими силами. Рассмотрен случай степенной зависимости дальнодействующих сил r^-D-σ от расстояния при этом 1,5 < σ < 2,0. Для этих значений существует особый режим критического поведения. Выражения для вершинных функций получены в двухпетлевом приближении непосредственно в трехмерном пространстве (D = 3). Для всех величин получены асимптотические ряды в линейном приближении по параметрам дальнодействия. К асимптотическим рядам применен метод суммирования Паде --- Бореля. Вычислены зависимости устойчивых фиксированных точек и критических индексов от параметров дальнодействия при малых значениях относительной эффективности дальнодействия. Исследована зависимость критических индексов от показателя степенного закона и относительной интенсивности дальнодействия. Проведено сравнение с экспериментальными значениями критических индексов для манганитов. На основе экспериментальных значений для критического индекса γ вычислены параметры дальнодействия. Из параметров дальнодействия получены значения индекса ß, который сравнивается с опытным значением. Показано хорошее согласие полученных теоретических результатов с экспериментальными данными

Литература

[1] Mnassri R., Khelifi M., Rahmouni H., et al. Study of physical properties of cobalt substituted Pr0.7Ca0.3MnO3 ceramics. Ceram. Int., 2016, vol. 42, iss. 5, pp. 6145–6153. DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.01.001

[2] Bettaibi A., Mnassri R., Selmi A., et al. Effect of chromium concentration on the structural, magnetic and electrical properties of praseodymium-calcium manganite. J. Alloys Compd., 2015, vol. 650, pp. 268–276. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.05.161

[3] Lampen P., Puri A., Phan M.-H., et al. Structure, magnetic and magnetocaloric properties of amorphous and crystalline La0.4Ca0.6MnO3+δ nanoparticles. J. Alloys Compd., 2012, vol. 512, iss. 1, pp. 94–99. DOI: 10.1016/j.jallcom.2011.09.027

[4] Mnassri R., Chniba-Boudjada N., Cheikhrouhou A. Impact of sintering temperature on the magnetic and magnetocaloric properties in Pr0.5Eu0.1Sr0.4MnO3 manganites. J. Alloys Compd., 2015, vol. 626, pp. 20–28. DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.11.141

[5] Zhong W., Chen W., Au C.T., et al. Dependence of the magnetocaloric effect on oxygen stoichiometry in polycrystalline La2/3Ba1/3MnO3–δ. J. Magn. Magn. Mater., 2003, vol. 261, iss. 1-2, pp. 238–243. DOI: 10.1016/S0304-8853(02)01479-8

[6] Mnassri R., Cheikhrouhou A. Evolution of magnetocaloric behavior in oxygen deficient La2/3Ba1/3MnO3–δ manganites. J. Supercond. Nov. Magn., 2014, vol. 27, iss. 6, pp. 1463–1468. DOI: 10.1007/s10948-013-2459-y

[7] Miao J.H., Yuan S.L., Ren G.M., et al. Effect of sintering temperature on electrical transport of La0.67Ca0.33MnO3 granular system with 4 % CuO addition. J. Alloys Compd., 2008, vol. 448, iss. 1-2, pp. 27–31. DOI: 10.1016/j.jallcom.2006.10.033

[8] Saadaoui F., Mnassri R., Omrani H., et al. Critical behavior and magnetocaloric study in La0.6Sr0.4CoO3 cobaltite prepared by a sol–gel process. RSC Adv., 2016, iss. 56, pp. 50968–50977. DOI: 10.1039/C6RA08132K

[9] Nagaev E.L. Colossal-magnetoresistance materials: manganites and conventional ferromagnetic semiconductors. Phys. Rep., 2001, vol. 346, iss. 6, pp. 387–531. DOI: 10.1016/S0370-1573(00)00111-3

[10] Dagotto E., Hotta T., Moreo A. Colossal magnetoresistant materials: the key role of phase separation. Phys. Rep., 2001, vol. 344, iss. 1-2, pp. 1–153. DOI: 10.1016/S0370-1573(00)00121-6

[11] Fisher M.E., Ma S.-K., Nickel B.G. Critical exponents for long-range interactions. Phys. Rev. Lett., 1972, vol. 29, iss. 14, pp. 917–920. DOI: 10.1103/PhysRevLett.29.917

[12] Luijten E., Blote H.W.J. Classical critical behavior of spin models with long-range interactions. Phys. Rev. B, 1997, vol. 56, iss. 14, pp. 8945–8958. DOI: 10.1103/PhysRevB.56.8945

[13] Белим С.В. Влияние эффектов дальнодействия на критическое поведение трехмерных систем. Письма в ЖЭТФ, 2003, т. 77, № 2, c. 118–120.

[14] Белим С.В. Влияние эффектов дальнодействия на критическое поведение неупорядоченных трехмерных систем. Письма в ЖЭТФ, 2003, т. 77, № 8, с. 509–512.

[15] Bayong E., Diep H.T. Effect of long-range interactions on the critical behavior of the continuous Ising model. Phys. Rev. B, 1999, vol. 59, iss. 18, pp. 11919–11924. DOI: 10.1103/PhysRevB.59.11919

[16] Luijten E. Test of renormalization predictions for universal finite-size scaling functions. Phys. Rev. E, 1999, vol. 60, iss. 6, pp. 7558–7561. DOI: 10.1103/PhysRevE.60.7558

[17] Белим С.В., Ларионов И.Б., Солонецкий Р.В. Компьютерное моделирование критического поведения магнитных систем с конкуренцией между близко-действием и дальнодействием. ФММ, 2016, т. 117, № 11, c. 1115–1120. DOI: 10.7868/S0015323016110036

[18] Yu B., Sun W., Fan J., et al. Scaling study of magnetic phase transition and critical behavior in Nd0.55Sr0.45Mn0.98Ga0.02O3 manganite. Mater. Res. Bull., 2018, vol. 99, pp. 393–397. DOI: 10.1016/j.materresbull.2017.11.037

[19] Cherif R., Hlil E.K., Ellouze M., et al. Critical phenomena in La0.6Pr0.1Sr0.3MnO3 perovskite manganite oxide. J. Solid State Chem., 2015, vol. 229, pp. 26–31. DOI: 10.1016/j.jssc.2015.04.039

[20] Ben Khlifa H., Mnassri R., Tarhouni S., et al. Critical behaviour and filed dependence of magnetic entropy change in K-doped manganites Pr0.8Na0.2--xKxMnO3 (x = 0.10 and 0.15). J. Solid State Chem., 2018, vol. 257, pp. 9–18. DOI: 10.1016/j.jssc.2017.09.013