ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Александр / Запись

ТЕОРИЯ ЛАНДАУ ДЛЯ МОДЕЛЕЙ ТИПА ИЗИНГА

21.04.2009
12:17
>Я не сильно знаком с ренормгруппами, можно ли уравнение самосогласования, которое пишет Вакс, понимать с точки зрения ренормгрупп?

Ренормгрупповой подход не имеет никакого отношения к теории среднего поля и вариациям на тему среднего поля (вроде кластеров). Во всяком я не вижу как можно притянуть одно к другому.

>И второе, модель Изинга в двумерном случае для простых решёток решается точно. Насколько данная решётка является сложной с точки зрения точного решения?

Посмотрите "Статистическую физику" Фейнмана. Решается довольно длинно и занудно, но разобраться можно. Впрочем, не понятно что вы понимаете под "данной решеткой". Если четверку спинов, то это вообще не вопрос. Четверка спинов решается точно и совершенно запросто. Абсолютно "лобовым" методом. Проблемы возникают при бесконечной решетке. Онзагеру удалось победить точно бесконечную плоскую решетку. Решить точно объемную решетку пока не сумел никто.

>Может быть имеет смысл по этой теме в новой ветке писать, а то непросто находить последнее сообщение?

Именно так и сделал.

Что-то мне не ясно в чем у вас "затык". Давайте по порядку. Первый шаг. Вы 16 штук энергий для разных комбинаций спинов в кластере из 4-х спинов написали? Естественно, эти энергии пишутся при замене спинов вне кластера (именно вне кластера!) их средними (которые пока неопределены).
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

22.04.2009 22:26#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
Нарисовал функцию Ландау для двух спинов, здесь можно посмотреть. Постараюсь сделать для четырёх. Может быть можно как-то более рационально? С самим средним спином что-то не могу разобраться, я его брал как s = p1 - p4, но p1 и p4 равны друг другу (и правильно зависят от температуры) и получается нуль.

Спасибо за ссылку на Фейнмана. Что касается точного решения, то здесь решётка квадратная и двумерная, но есть ещё взаимодействия между соседями по диагонали. Не знаю, решается ли такая задача.
Иллюстрации :
23.04.2009 18:28#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>С самим средним спином что-то не могу разобраться, я его брал как s = p1 - p4, но p1 и p4 равны друг другу (и правильно зависят от температуры) и получается нуль

Этого я не понимаю. Спин не может быть разностью вероятностей. Он или 1 или -1. Всегда.
23.04.2009 22:11#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Спин не может быть разностью вероятностей. Он или 1 или -1."

Это средний спин. Впрочем я понял, равновесный спин надо находить из условия минимизации по s получившейся функции Ландау.
25.04.2009 14:02#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>Это средний спин.

Я уже сам понял. Смутило меня отсутствие <>. У вас четыре конфигурации 11, 1-1,-11,-1-1. Во второй и третьей спина нет, получается <s>=2(p1-p4)

Кстати, надо еще выбрать положительные направления каждого спина правильно. Они же у вас упорядочиваются "туда-сюда". Так что если параметр порядка отождествлять с средним (термодинамически и по кластеру тоже) спином, то для части спинов надо положительное направление выбрать в одну сторону, а для части - в другую. Можно все спины направить в одну сторону, тогда параметр порядка будет не сумма, а разность между двумя группами спинов в кластере. А можно еще ввести два параметра порядка (или даже больше) и рассматривать возможность и того, и другого упорядочения.

>Впрочем я понял, равновесный спин надо находить из условия минимизации по s получившейся функции Ландау

Само-собой.
26.04.2009 21:30#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Кстати, надо еще выбрать положительные направления каждого спина правильно. Они же у вас упорядочиваются "туда-сюда". Так что если параметр порядка отождествлять с средним (термодинамически и по кластеру тоже) спином, то для части спинов надо положительное направление выбрать в одну сторону, а для части - в другую."

Да. В основном состоянии все спины направлены в одну сторону (пусть это будет локальный плюс для каждого). Я тут исправил немного конфигурацию основного состояния согласно Ваксу (в предыдущей версии было не совсем верно).

Средний спин от температуры и вторую производную по спину от функции Ландау пока не нашёл (для двух спинов). Понятно, в принципе, что делать, но некоторые вычислительные сложности. Сделаю, скажу.
Иллюстрации :
30.04.2009 22:08#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
Получил я числовую функцию Ландау (для двух спинов) от параметра порядка, но вот работать с ней тяжеловато. Математика с некоторым трудом её дифференцирует по собственным алгоритмам (чуть быстрее если просто написать f'=(f(x+e)-f(x-e))/2e). Но вторую производную по параметру порядка нашёл и зависимость среднего спина (параметра порядка) от температуры построил (что-то долго строит, десятки минут, и с недочётами). Возможно, надо как-то упростить, а потом смотреть с четырьмя спинами (после праздников), там счёта больше.
01.05.2009 12:19#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>что-то долго строит, десятки минут,

Это разве долго... Долго - это несколько месяцев:-) Десятки минут это вроде нормально, там же придется (по видимому численно) решать уравнения для нахождения лагранжевых параметров. Впрочем, если искать лишь производные, то может можно "извернуться" с помощью правила дифференцирования сложной функции.
17.05.2009 11:33#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
В общем, сделал я вычисления для функции Ландау и среднего спина в случае четырёх спинов в кластере. Здесь можно посмотреть, какие состояния и с какими энергиями при этом рассматриваются. Здесь - программа и результат вычислений. Если хотите, можете сами проделать эти вычисления, текст программы для Математики внизу.

Что можно отметить. В случае аналитического решения Вакса критическая температура практически совпадает с параметром ε и практически не зависит от энергии заряженных конфигураций ω, которая, как пишет Вакс, раз 8-10 больше, чем ε. Когда я находил восприимчивость из аналитического решения Вакса у меня получалось, что экспериментальным даным лучьше соответсвует ω=3ε, но надо перепроверить. Здесь же получается, что температура перехода сильно зависит от обоих параметров и не совпадает с ε. Может, где-то в формулах ошибся. Опять же надо всё перепроверить.

Что касается, второй производной от функции Ландау по спину, которая является обратным временем релаксации. А не равна ли она просто обратной воприимчивости? Это видно, насколько я понимаю, если продифференцировать функцию Ландау сначала по спину, потом по внешнему полю. Поэтому эта величина может быть получена и из функции, которую пишет Вакс. Другое дело, что самосогласование Вакса несколько отличается от того, что используется при прямом счёте, если правильно понимаю.

В случае двух спинов, я вычислял обратное время релаксации и оно действительно почти совпадало (качественно, с точностью до множителя) с обратной восприимчивостью.


(* Средние значения четырёх спинов кластера, выраженные через \
вероятности 16 возможных состояний кластера p[i] *)
s1 = p[1] - p[2] - p[3] + p[4] + p[5] - p[6] - p[7] - p[8] + p[9] -
p[10] + p[11] + p[12] - p[13] + p[14] - p[15] + p[16];
s2 = p[1] - p[2] + p[3] - p[4] + p[5] - p[6] + p[7] - p[8] + p[9] +
p[10] - p[11] + p[12] - p[13] - p[14] + p[15] - p[16];
s3 = p[1] - p[2] + p[3] - p[4] - p[5] + p[6] + p[7] - p[8] - p[9] -
p[10] - p[11] + p[12] + p[13] + p[14] - p[15] + p[16];
s4 = p[1] - p[2] - p[3] + p[4] - p[5] + p[6] + p[7] + p[8] + p[9] -
p[10] - p[11] - p[12] - p[13] + p[14] + p[15] - p[16];

(* Энергии взаимодействия спинов v_ij, выраженные через энергии \
отдельных состояний кластера \[Epsilon] и \[Omega] (оба выражения \
поделил на два, чтобы не делать этого в определении самой функции) *)
v12 = v23 = v34 = v41 = (\[Omega]/2 - \[Epsilon]/4)/2;
v13 = v24 = (\[Epsilon]/2 - \[Omega]/2)/2;

(* Средняя энергия кластера, нуль энергии соответствует состояниям \
p[7]-p[14] *)
f1 = -\[Omega]*Sum[p[i], {i, 1, 2}] + (\[Epsilon] - \[Omega])*
Sum[p[i], {i, 3, 6}] + (3 \[Omega] - 2 \[Epsilon])*
Sum[p[i], {i, 15, 16}];
(* Энергия взаимодействия со средним полем и внешним полем e *)
f2 = -s1*(v12*x2 + v13*x3 + v41*x4 + e) -
s2*(v12*x1 + v23*x3 + v24*x4 + e) -
s3*(v13*x1 + v23*x2 + v34*x4 + e) -
s4*(v41*x1 + v24*x2 + v34*x3 + e);
(* Слагаемое -T*S, где S - энтропия кластера *)
f3 = t*Sum[p[i] Log[p[i]], {i, 1, 16}];
(* Лагрнажевы слагаемые, соответсвующие равенству единицы сыммарной \
вероятности и определению среднего значения спина по кластеру *)
f4 = a (Sum[p[i], {i, 1, 16}] - 1) +
b (p[1] -
p[2] + (1/2) (p[7] - p[8] + p[9] - p[10] - p[11] + p[12] -
p[13] + p[14]) - s);
(* Полная функция Ландау (свободной энергии) *)
f = f1 + f2 + f3 + f4;

(* Задание энергетических постоянных, соответствующих энергии \
различных состояний кластера *)
\[Epsilon]0 = 80;
k = 3;
правило = {\[Epsilon] -> \[Epsilon]0, \[Omega] -> k*\[Epsilon]0,
x1 -> s1, x2 -> s2, x3 -> s3, x4 -> s4};

(* Определение функции Ландау от среднего спина, температуры и \
внешнего поля в точке минимума по другим параметрам: вероятностям \
нахождения кластера в различных состояниях p[i] и множителям Лагранжа \
*)
p0 = 0.1;(* вспомогательный параметр для нахождении решения \
итерационным методом (начальное значение), может влиять на результат *)
h[s1_, t1_, e1_] :=
f /. правило /. s -> s1 /. t -> t1 /. e -> e1 /.
FindRoot[Join[
Table[D[f, p[i]] == 0, {i, 1, 16}], {D[f, a] == 0,
D[f, b] == 0}] /. правило /. s -> s1 /. t -> t1 /. e -> e1,
Join[Table[{p[i], p0}, {i, 1, 16}], {{a, p0}, {b, p0}}]];


e0 = 0.0;(* Будем интересоваться нулевым внешним полем *)
tmin = 50; tmax = 300;(* Рассматриваемый интервал температур *)

(* Фнкуция Ландау от среднего спина и температуры*)
time = AbsoluteTime[];
рисунок1 =
Plot3D[h[s, t, e0], {t, tmin, tmax}, {s, -1.1, 1.1},
AxesLabel -> {"температура", "спин", "ФЛ"}, Mesh -> 25,
ColorFunction -> Hue]
Print["Время вычислений = ", time = AbsoluteTime[] - time, " с"]

(* Определение первой производной от функции Ландау по спину, иначе \
ND[expr,x,Subscript[x, 0]] *)
eps = 0.000001;
h1[s1_, t1_, e1_] := (h[s1 + eps/2, t1, e1] - h[s1 - eps/2, t1, e1])/
eps;

(* Нахождение равновесных значение среднего спина при различных \
температурах - соответсвуют минимуму функции Ландау по спину или \
нулям производной функции Ландау по спину *)
time = AbsoluteTime[];
данные3 =
Table[sp /. FindRoot[h1[sp, t, e0] == 0, {sp, 1}], {t, tmin, tmax,
5}];

(* Отображение зависимости среднего спина от температуры *)
рисунок3 =
ListPlot[Transpose[{Table[t, {t, tmin, tmax, 5}], данные3}],
AxesOrigin -> {0, 0}, AxesLabel -> {"температура", "спин"}]
Print["Время вычислений = ", time = AbsoluteTime[] - time, " с"]
Иллюстрации :
17.05.2009 19:02#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>В общем, сделал я вычисления для функции Ландау и среднего спина в случае четырёх спинов в кластере. Здесь можно посмотреть, какие состояния и с какими энергиями при этом рассматриваются. Здесь - программа и результат вычислений.

Выглядит, вроде, пристойно.

>Если хотите, можете сами проделать эти вычисления, текст программы для Математики внизу.

Да я как-то обычно по старинке, ручкой по бумажке:_) Здесь это будет, конечно, очень занудно (хотя и проходимо).

Да, хочу сделать еще замечание. Я раньше говорил, что можно разложить в ряд и перейти к "чистой" теории Ландау с потенциалом в виде отрезка ряда. Вообще-то именно в данном случае это будет плохо. Но на самом деле разлагать в ряд в общем-то совсем и не обязательно.

>Что касается, второй производной от функции Ландау по спину, которая является обратным временем релаксации. А не равна ли она просто обратной воприимчивости

Да вроде должна совпадать (с обратной статической дифференциальной восприимчивостью). Это же кривизна потнециала в минимуме. Возмите простой осциллятор и проверте. Грузик на пружинке:-)

Мне осталось не понятно (уж очень долго разбираться) как вы находили лагранжевы множители. Численным решением уравнений? И еще вопрос на счет взаимодействия с полярной фононной модой (которая, собственно, и дает сегнетоэлектричество в КДП). Оно учитывалось? Если учитывалось, то как? Но в общем мне так кажется, что вы уже довольно близки к тому, чтобы написать вполне приличную, и довольно интересную при этом, статью. Но, конечно, сначала надо установить связь с экспериментами МСП. Особенно насчет того, что здесь несобственный сегнетоэлектрик (по терминологии надо бы еще подумать, но по сути это так: упорядочение водородов не сегнетоэлектрическое, но через взаимодействие с полярной модой получается спонтанная поляризация). Я не помню точно, но МСП вроде рассматривали КДП как обычный собственный сегнетоэлектрик. Естественно, у них ничего и не сходилось (в частности по ориентационным зависимостям).
18.05.2009 21:25#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Да я как-то обычно по старинке, ручкой по бумажке:_) Здесь это будет, конечно, очень занудно (хотя и проходимо)."

Я не смотрел, как в точности выглядит система уравнений. Может быть и можно получить аналитический результат, но уравнений многовато. Если у вас получится было бы интересно.

"как вы находили лагранжевы множители. Численным решением уравнений?"

Да, конечно. 16 уравнений - из равенства нулю производной по соответствующим вероятностям, и 2 уравнения - по множителям.

В данном случае рассматривался именно собственный сегнетоэлектрик, как это делал Вакс. Объяснения экспериментаторов можно особенно не принимать во внимание - всё-таки их дело в большей степени эксперимент поставить. Но я согласен с вами, что переход - скорее несобственный, по физике. Может быть в пользу этого говорит также скачок обратной восприимчивости на переходе (так часто бывает для несобственных переходов). Надо этот вопрос обдумать. Если у вас будут какие-то соображения по этому поводу, было бы интересно услышать.
19.05.2009 09:20#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>В данном случае рассматривался именно собственный сегнетоэлектрик, как это делал Вакс

Ничего не понимаю. Там же водороды упорядочиваются "антисегнетоэлектрически", половина смещается (в среднем) в одну сторону, половина -- в противоположную.. И у Вакса так (а поляризация возникакет за счет взаимодействия водородов с полярной фононной модой). И вы именно так рисовали. Какой такой собственный сегнетоэлектрик??? У Вакса, правда, эта терминология не применяется. Но суть-то не в применяемых словах...
20.05.2009 19:53#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Какой такой собственный сегнетоэлектрик???"

Говорят, что в дигидрофосфате калия переход не следует относить к несобственным. Степень протонного упорядочения, которая является параметром порядка, обладает теми же трансформационными свойствами, что и поляризация (Леванюк, Санников, Несобственные сегнетоэлектрики, УФН, 1974). Т.е. в свободной энергии надо написать слагаемое вида P*\sigma, где \sigma - средний спин.

Смещения протонов я указал несколько неправильно. Там более сложная картина. Здесь можно посмотреть структуру кристалла из статьи Nelmes et al, Ferroelectrics, Vol. 71, pp. 125-141, 1987.
Иллюстрации :
21.05.2009 12:55#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>Говорят, что в дигидрофосфате калия переход не следует относить к несобственным. Степень протонного упорядочения, которая является параметром порядка, обладает теми же трансформационными свойствами, что и поляризация (Леванюк, Санников, Несобственные сегнетоэлектрики, УФН, 1974).

Если есть линейная связь между поляризацией и средним спином, то да. А какая точечная группа у КДП? Выше и ниже перехода. Лучше в обозначениях Шенфлиса.
21.05.2009 19:17#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"А какая точечная группа у КДП? Выше и ниже перехода. Лучше в обозначениях Шенфлиса."

В несимметричной фазе - C2v, в симметричной - D2d. Где-то встречал, что симметрия меняется как Fdd2 -> I-42d, т.е., если правильно понимаю, меняется и тип решётки Браве. Не знаю, насколько последнее имеет значение?
22.05.2009 09:49#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>Где-то встречал, что симметрия меняется как Fdd2 -> I-42d, т.е., если правильно понимаю, меняется и тип решётки Браве. Не знаю, насколько последнее имеет значение?

Надо бы разобраться, происходит ли лишь деформация решетки Браве, или еще и примитивная ячейка, например, удваивается. Впрочем, в последнем случае линейная связь между поляризацией и параметром порядка должна быть запрещена. А такого запрета, говорят, нет.

Очевидно, поляризация возникает вдоль оси С_2. А картинки, что вы рисовали, как по отношению к этой оси расположены?
23.05.2009 16:52#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Надо бы разобраться, происходит ли лишь деформация решетки Браве, или еще и примитивная ячейка, например, удваивается. Впрочем, в последнем случае линейная связь между поляризацией и параметром порядка должна быть запрещена."

Судя по тому, что Fdd2 -> I-42d, гранецентрированная решётка при низкой температуре становится объёмноцентрированной выше точки перехода. При этом, наверное, удваивается ячейка. Не знаю, почему при этом невозможна линейная связь между поляризацией и параметром порядка?

Я тут немного разукрасил предыдущий рисунок и изобразил на фоне атомов вспомогательную решётку для псевдоспинов (ось С - перендикулярна плоскости рисунка).

Трёхмерное изображение ячейки взял из книжки Лайнса и Гласса, если не ошибаюсь. Кристалл состоит из двух взаимопроникающих объёмноцентрированных решёток, построенных из тетраэдров PO4, и двух взаимопроникающих объёмноцентрированных решёток К, причём фосфатные и калиевые решётки смешены вдоль оси С.

К сожалению, у меня нет под рукой книжек Лайнса или Струкова, чтобы почитать по теории. Поэтому особенно не пытаюсь изобретать, возможно, велосипед. Так, хотя бы посчитать что-нибудь. Но если есть чем дополнить имеющуюся теорию, почему бы нет.

Общался недавно с Николаем. Они пока не планируют эксперименты с КДФ, занимаются органикой, липидами, что тоже интересно. Потом видно будет. Но эту работу надо бы доделать, в любом случае.
Иллюстрации :
23.05.2009 17:45#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>При этом, наверное, удваивается ячейка. Не знаю, почему при этом невозможна линейная связь между поляризацией и параметром порядка?

Если удваивается, то несобственный сегнетоэлектрик. Есть трансляция, под действием которой меняет знак параметр порядка. А поляризация, как любая макровеличина, при этом не меняется. Поэтому sP не инвариант. Линейная связь не возможна.
25.05.2009 20:33#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Есть трансляция, под действием которой меняет знак параметр порядка."

Я почитал немного Изюмова, Сыромятникова. С пространственными группами чуть хуже знаком, чем с точечными. Там даже есть описание кристалла с водородными связями на чуть более продвинутом уровне. С одной стороны понятно, что есть трансляции, которые меняют параметр порядка при возникновении сверхструктуры. С другой стороны, не могли же "классики" проморгать этот факт в КДФ (в книге Лайнса, кажется, есть ссылки на другие модели, надо бы её почитать). Возможно, дело в том, что параметр порядка в данном случае - средний спин (фактически макроскопический параметр), а для него подобных трансляций уже не существует.

Хотя опять же, в эксперименте наблюдается скачок восприимчивости в точке перехода, что свойственно несобственным сегнетоэлектрикам.

Может тогда взять два параметра п1 = s1 + s3 и п2 = s2 + s4 и взаимодействие вида п1*п2*P? Двум параметрам соответствует двумерное неприводимое представление группы D2d.
26.05.2009 13:43#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>С другой стороны, не могли же "классики" проморгать этот факт в КДФ (в книге Лайнса, кажется, есть ссылки на другие модели, надо бы её почитать).

Всякое бывает, бывает и классики ошибаются в таких частных, в общем не очень принципиальных, вопросах. Но думаю тут дело в том, что примитивная ячейка на самом деле больше, чем вы думаете. Вот с этим надо бы детально разобраться.

>С пространственными группами чуть хуже знаком, чем с точечными.

Я их тоже недолюбливаю. Вещь не такая уж сложная, но очень уж громоздкая. И солидных справочников по пространственным группам, в которых можно было бы посмотреть готовый ответ, что-то я не знаю.

В любом случае надо четко и ясно определить представление высокосимметричной группы, по которому преобразуется параметр порядка. Хотябы какая там звезда волнового вектора. Если ненулевая, то собственное сегнетоэлектричество исключено.

Кстати, по ренгеноструктурным данным должно быть видно. Если звезда параметра порядка нулевая, то новых рентгеноструктурных линий при переходе не возникнет. А если конденсируется величина с границы зоны Бриллюэна, то будут возникать новые линии.

>Может тогда взять два параметра п1 = s1 + s3 и п2 = s2 + s4 и взаимодействие вида п1*п2*P?

Это тогда сразу несобственное сегнетоэлектричество.
30.05.2009 21:32#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"В любом случае надо четко и ясно определить представление высокосимметричной группы, по которому преобразуется параметр порядка. Хотябы какая там звезда волнового вектора. Если ненулевая, то собственное сегнетоэлектричество исключено."

Этого я быстро сделать не смогу, надо поизучать вопрос.

Если посмотреть на предыдущий подход, то, если правильно понимаю, линейная связь между средним спином и поляризацией возможна. Другой вопрос, является ли средний спин - параметром порядка. В качестве другого варианта можно было бы взять два параметра порядка, соответствующих среднему спину в кластере п1=s1+s3 и п2=s2+s4. Это означало бы, что за переход ответственно двумерное представление высокосимметричной (точечной) группы D2d (а не одномерное, как в случае с одним средним спином). Я попробовал написать термодинамический потенциал и как и прежде минимизировать его по всем вероятностям p1,...,p16, с дополнительными слагаемыми Лагранжа, соответсвующими определению параметров п1 и п2:

b1 (p[1] - p[2] - p[8] - p[10] + p[12] + p[14] - p[15] + p[16] - п1) + b2 (p[1] - p[2] + p[7] + p[9] - p[11] - p[13] + p[15] - p[16] - п2);

а также добавил слагаемое п1*п2*pz + pz^2/2 - pz*e, где pz - поляризация. Т.е. я хотел получить в итоге функцию от pz. Но, к сожалению, не получилось. Т.е. какая-то функция получилась, но она совершенно не зависит от pz. Пока не понимаю, в чём дело.
31.05.2009 17:24#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>Если посмотреть на предыдущий подход, то, если правильно понимаю, линейная связь между средним спином и поляризацией возможна.

Может возможна, может нет. Нет никакого смысла гадать на кофейной гуще. Надо просто поднять литературу по кристаллографии КДФ и разобраться по какому представлению преобразуется параметр порядка. Для начала хотябы определить, какие там векторы элементарных трансляций (т.е. решетка Браве по сути) до и после перехода. Не абстрактно, а с цифрами - вот такие-то векторы в ангстремах при такой-то ориентации осей координат. Что прямо определяется по рентгеноструктурным данным. Трудно представить, чтобы рентген никто не делал на этом кристалле:-)

>а также добавил слагаемое п1*п2*pz + pz^2/2 - pz*e, где pz - поляризация.

Что-то я не понимаю вашу логику. Вроде вы хотите, чтобы сегнетоэлектрик был собственным, и в то же время пишите несобственный. Это выражение не имеет отношения к собственному сегнетоэлектричеству, это сразу несобственное сегнетоэлектричество. Без вариантов. А вообще надо не хотеть или не хотеть, а выяснить как на самом деле. Фантазировать же - занятие бессмысленное, к науке отношения не имеющее.

01.06.2009 19:11#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Для начала хотябы определить, какие там векторы элементарных трансляций (т.е. решетка Браве по сути) до и после перехода. Не абстрактно, а с цифрами - вот такие-то векторы в ангстремах при такой-то ориентации осей координат."

Выше перехода тетрагональная структура I-42d (на рисунке элементарной ячейке соответсвует квадрат сплошной линией), ниже перехода - орторомбическая Fdd2 (квадрат пунктиром). Параметры решётки можно посмотреть здесь (из статьи R. J. Nelmes et al., Ferroelectrics, v.71, pp. 125-141, 1987). Насчёт волнового вектора перехода надо смотреть, в статье что-то говорится насчёт смещения начала ячейки и т.д., надо разбираться. На первый взгляд так просто 2π/a(1/2,1/2,0), если не ошибаюсь.

"Что-то я не понимаю вашу логику. Вроде вы хотите, чтобы сегнетоэлектрик был собственным, и в то же время пишите несобственный."

Вакс и др. рассматривали собственный сегнетоэлектрик, при этом в качестве параметра брали средний спин. Мне хотелось бы однозначно понять, что их модель была самосогласованна (логически непротиворечива), но параметр порядка для перехода бы выбран неправильно. Тем не менее модель давала хорошее согласие с экспериментальными данными. Кстати, я пока не смог полностью воспроизвести их результаты для прямого метода вычисления функции Ландау, который вы предложили (т.е. переход есть, но зависимость от энергетических констант несколько другая, надо перепроверять).

А дальше (или наоборот прежде всего) уже хотелось бы посмотреть какие результаты будут, если выбрать двумерный параметр порядка. Также интересно, насколько возможно получить аналитический результат (подобно методу Вакса) в этом случае? Прямое вычисление функции Ландау в этом случае у меня пока не получается (я писал в предыдущем сообщении).
02.06.2009 12:53#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>Выше перехода тетрагональная структура I-42d (на рисунке элементарной ячейке соответсвует квадрат сплошной линией), ниже перехода - орторомбическая Fdd2 (квадрат пунктиром).

Пока ничего не понятно. Вы же говорили переход D_{2d} -> C_{2v}. Откуда тетрагональная симметрия? У группы D_{2d} нет оси четвертого порядка. Или I-42d не симморфная? Винтовая ось 4-го порядка? Что-то на вскидку не соображу может ли так быть:-(

На счет нарисованного квадрата. Это из какой-то работы? Из какой? А вы уверены, что там не наврано?

>Параметры решётки можно посмотреть здесь (из статьи R. J. Nelmes et al., Ferroelectrics, v.71, pp. 125-141, 1987).

Из этих данных ничего понять нельзя буковки a,b,c могут обозначать разные вещи. Нужны векторы трансляций, т.е. ПРИМИТИВНАЯ ячейка, а не элементарная ячейка. Причем эти бы векторы лучше в одной (!) и той же системе координат. Вот тогда бы что-то можно было сообразить. Во всяком случае, есть удвоение, или его нет, определяется сразу. Нужно просто посчитать объем примитивной (но не элементарной!) ячейки до и после перехода. Простое векторно-скалярное произведение трех векторов. И сразу станет ясно, удваивается ячейка или нет.

А вообще надо бы посмотреть "сырые" данные по рентгену. Там должно быть сразу ясно, удваивается или нет ячейка. Не возникают новые линии - не удваивается. Возникают - удваивается (а может учетверяется). Положения же линий дифракции определяется ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО решеткой Браве. По векторам элементарных трансляций однозначно определяются векторы обратной решетки (и наоборот), а они, по сути, на рентгенограмме и присутствуют. Жаль у меня потерян справочник "Акустические кристаллы" под ред. Шаскольской. Там по крайней мере ссылки можно найти. В общем надо тащиться в библиотеку...
03.06.2009 18:47#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Откуда тетрагональная симметрия? У группы D_{2d} нет оси четвертого порядка."

Если не ошибаюсь там зеркальная ось четвёртого порядка, но а система - тетрагональная, точно.

"На счет нарисованного квадрата. Это из какой-то работы? Из какой? А вы уверены, что там не наврано?"

Вот из этого сборника

Ferroelectrics, Volume 71 Issue 1 1987

Ещё вот тут можно посмотреть

Ferroelectrics, Volume 72 Issue 1 1987

"Нужны векторы трансляций, т.е. ПРИМИТИВНАЯ ячейка, а не элементарная ячейка. Причем эти бы векторы лучше в одной (!) и той же системе координат."

Даны a, b, c и сказано, что элементарная ячейка в одном случае объёмноцентрированная, в другом - гранецентрированная. Вроде бы этого достаточно, чтобы основные векторы трансляции отсюда получить.

Всё-таки скорее всего удваивается решётка. Надо ещё как-то это проверить, ну и волновой вектор перехода определить.
04.06.2009 19:02#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>"Откуда тетрагональная симметрия? У группы D_{2d} нет оси четвертого порядка."
Если не ошибаюсь там зеркальная ось четвёртого порядка, но а система - тетрагональная, точно

А, понятно, это сингония тетрагональная, а не класс. Естественно, симметрия базиса не обязана быть такой же, как симметрия решетки Браве. Посмотрел ЛЛ5, действительно класс D_{2d} лежит в тетрагональной сингонии (системе).

>Вот из этого сборника
Ferroelectrics, Volume 71 Issue 1 1987
Ещё вот тут можно посмотреть
Ferroelectrics, Volume 72 Issue 1 1987

Полный текст по этим ссылкам мне не доступен.

>Даны a, b, c и сказано, что элементарная ячейка в одном случае объёмноцентрированная, в другом - гранецентрированная. Вроде бы этого достаточно, чтобы основные векторы трансляции отсюда получить

Но надо еще знать, какая из них объемо-, а какая гранецентрированная. Впрочем, тетрагональная решетка не бывает гранецентрированной. Не сообразил что-то сразу. Тем не менее еще остается вопрос о взаимном расположении этих троек векторов. Но для определения объема примитивной ячейки это, впрочем, не надо.

>Всё-таки скорее всего удваивается решётка

Вы объемы посчитали? Два вектора умножить друг на друга векторно и результат умножить скалярно на третий вектор.

>Надо ещё как-то это проверить, ну и волновой вектор перехода определить

Если объем удваивается, то волновой вектор лежит на границе ЗБ. В этом случае собственное сегнетоэлектричество исключено. Вроде как, если не путаю, поскольку оси четвертого порядка всеже нет, то при таком волновом векторе звезда состоит из одного вектора (поворот на 180 градусов переводит его в эквивалентный, впрочем, есть еще плоскости, и не факт, что они перпендикуляны волновому вектору, если не перпендикулярны, то векторов в звезде больше). Надо еще определить размерность малого представления, тогда станет ясно, сколько компонент у параметра порядка. Но это все я в уме и на вскидку, не доверяйте мне уж очень:-)
08.06.2009 21:07#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Ferroelectrics, Volume 72 Issue 1 1987

Полный текст по этим ссылкам мне не доступен."

Попросил я оттуда статью "A QUANTITATIVE X-RAY ANALYSIS OF THE STRUCTURE OF POTASSIUM DIHYDROGEN PHOSPHATE (KHZPOd)". Но не видно там сразу ответа на ваш вопрос, об удвоении решётки из экспериментальных данных. Есть там ещё "STRUCTURAL STUDIES OF KDP AND THE KDP-TYPE TRANSITION BY NEUTRON AND X-RAY DIFFRACTION: 1970-1985". Но тоже что-то не допонял. Надо ещё посмотреть. Лучше бы книжку. Надо Лайнса или Струкова или ещё кого почитать, но пока нет возможности.

"Если объем удваивается, то волновой вектор лежит на границе ЗБ. В этом случае собственное сегнетоэлектричество исключено. Вроде как, если не путаю, поскольку оси четвертого порядка всеже нет, то при таком волновом векторе звезда состоит из одного вектора (поворот на 180 градусов переводит его в эквивалентный, впрочем, есть еще плоскости, и не факт, что они перпендикуляны волновому вектору, если не перпендикулярны, то векторов в звезде больше). Надо еще определить размерность малого представления, тогда станет ясно, сколько компонент у параметра порядка. Но это все я в уме и на вскидку, не доверяйте мне уж очень"

Что-то пока я это не очень воспринимаю. Надо поизучать вопрос, так сразу не отвечу.

Сейчас попытаюсь пока упорядочить, то что удалось получить (с одним параметром порядка) и оформить это в каком-то виде. Может быть семинар небольшой в автоматике сделаю по этому поводу (в лаборатории).

Что касается этой темы, может быть стоило бы сделать продолжение, а то уже не видно последних комментариев в этой ветке?
09.06.2009 09:46#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>Может быть семинар небольшой в автоматике сделаю по этому поводу (в лаборатории).

Это в Н-ске чтоли? Дело хорошее. Я бы даже на этот семинар, пожалуй, прокатился бы. Тут сравнительно не далеко, я семинары люблю, но в нашем городишке их почти не бывает:-( Так что если надумаете, сообщите заранее.
09.06.2009 18:11#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Так что если надумаете, сообщите заранее."

Хорошо, договорились. Не думаю, что это будет совсем-совсем скоро, но постараюсь (тянуть тоже не хотелось бы).
09.06.2009 10:36#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>Попросил я оттуда статью "A QUANTITATIVE X-RAY ANALYSIS OF THE STRUCTURE OF POTASSIUM DIHYDROGEN PHOSPHATE (KHZPOd)". Но не видно там сразу ответа на ваш вопрос, об удвоении решётки из экспериментальных данных. Есть там ещё "STRUCTURAL STUDIES OF KDP AND THE KDP-TYPE TRANSITION BY NEUTRON AND X-RAY DIFFRACTION: 1970-1985". Но тоже что-то не допонял. Надо ещё посмотреть. Лучше бы книжку.

А вы можете их забросить мне на alex12358@mail.ru ? Вообще-то детально разбираться нет времени, но я все же поглядел бы.
23.04.2009 18:57#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>Что касается точного решения, то здесь решётка квадратная и двумерная, но есть ещё взаимодействия между соседями по диагонали. Не знаю, решается ли такая задача

Если я вас правильно понял, вы хотите взять кластер бесконечным, но плоским. Я вас разочарую. Плоская решетка Изинга решается точно только при отсутствии внешнего поля. При наличии поля уже не решается. Впрочем, последних "веяний" в этой области я не знаю. Но раньше не решалась:-)
23.04.2009 22:11#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Плоская решетка Изинга решается точно только при отсутствии внешнего поля. При наличии поля уже не решается"

А что при отсутсвии внешнего поля точное решение не интересно?
25.04.2009 13:55#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
>А что при отсутсвии внешнего поля точное решение не интересно?

Вы не ответили: так хотите ли вы использовать бесконечную плоскую решетку в качестве кластера в трехмерной решетке или нет. Если эта плоская решетка сама по себе, то это и без поля иентересно, но давно сделано. Но если вы хотите использовать ее как кластер - номер не пройдет. На этот "слой" будет действовать поле от других слоев (в духе теории среднего поля) т.е. вам понадобится решение плоской решетки в поле. А такого нет.
26.04.2009 21:29#
lesnik
Теория Ландау для моделей типа Изинга
"Если эта плоская решетка сама по себе, то это и без поля иентересно, но давно сделано."

Насколько я понял KDP рассматривается как плоская решётка и точное решение было получено только если действует "правило льда", т.е. когда возможны только беззарядовые конфигурации (это 6 из 16 возможных). Это написано у Вакса в статье. Скорее всего, решить точно модель с 16 конфигурациями спинов - непростая задача и уж по крайней мере сейчас я бы за неё не взялся (а может быть уже и решена).

"Вы не ответили: так хотите ли вы использовать бесконечную плоскую решетку в качестве кластера в трехмерной решетке или нет." ... "если вы хотите использовать ее как кластер - номер не пройдет. На этот "слой" будет действовать поле от других слоев (в духе теории среднего поля) т.е. вам понадобится решение плоской решетки в поле. А такого нет."

Я это, конечно, не имел в виду, это уже вы сформулировали такую задачу. Судя по всему к KDP она не имеет отношения, а сама по себе возможно интересна. Не знаю решалось ли нечто подобное, но вы говорите, что такого нет. Но опять же надо тогда решать задачу для двумерного слоя с внешним полем, что не известно как делать (но иметь в виду, наверное, стоит).
04.07.2011 18:52#
Теория Ландау для моделей типа Изинга
Я решил 3-мерную модель Изинга:

I. A. Stepanov. Exact Solution of the One-Dimensional, Two-Dimensional and Three- Dimensional Ising Models. Сборник статей 11-й Международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности". 27-29 апреля 2011 года, Санкт-Петербург, Россия. Изд-во Политехн. ун-та. Ред. А. П. Кудинов. Том 1, с. 237-241.
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 640

Пользователей
в системе: 2720

Всего записей
и комментариев: 48562

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 17

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия