Проведение научных исследований молодыми учеными. Исследование магнитных фазовых переходов в наноразмерных спиновых системах в слабых магнитных полях методами вычислительной физики.

Краткое описание выполненных работ:
Получены результаты фундаментального характера, которые вносят вклад в развитие теории фазовых переходов и критических явления в конденсированных средах. Предложены модели реальных магнитных наноразмерных веществ, в которых возможны фазовые переходы и критические явления. В качестве таких моделей использованы как ферромагнитные, так и антиферромагнитные материалы. Получены температурные и полевые зависимости основных термодинамических величин (намагниченность, теплоемкость, восприимчивость и др.) для исследуемых моделей методами Монте-Карло. При этом использованы как классический вариант метода Монте-Карло (алгоритм Метрополиса), так и самые современные и эффективные варианты метода Монте-Карло (однокластерный алгоритм Вульфа). Рассчитаны некоторые критические индексы с применением теории конечно-размерного скейлинга.
Ведется разработка сложного комплекса программ для ЭВМ, на основе которого методами Монте-Карло можно моделировать тепловых, магнитных и критических свойств моделей реальных магнитных систем, в том числе, и при наличии внешнего магнитного поля. Эти программы прошли апробацию на простых модельных системах.

Объектами исследования в рамках проекта являются модели реальных магнитных веществ, в которых наблюдаются фазовые переходы второго рода и родственные им критические явления.
Целью исследований являлось: составление моделей исследуемых наноразмерных спиновых систем, разработка программ для ЭВМ и исследование тепловых, магнитных, статических и динамических свойств моделей магнитных систем методами вычислительной физики, а также исследование фазовых переходов и критических явлений в этих системах с расчетом основных статических критических индексов.
Для исследования фазовых переходов и статических критических явлений использовались различные варианты метода Монте-Карло, в том числе и современные высокоэффективные методы Монте-Карло на основе однокластерного алгоритма Вульфа. А для исследования динамических свойств использовался метод молекулярной динамики. Все исследования проводились с использованием единой методики, опробованной нами на моделях сложных магнитных систем. Для выполнения этих исследований использовался весь компьютерный парк как кафедры Магнетизма и физики фазовых переходов Дагестанского государственного университета, так и лаборатории двойного подчинения Вычислительная физика и физика фазовых переходов, всего 30 единиц.
Разработан комплекс программ для ЭВМ на основе «кластерных» алгоритмов метода Монте-Карло для исследования критических свойств моделей наноразмерных магнитных систем при наличии внешних магнитных воздействий. Рассчитаны все основные статические критические индексы.
Результаты, полученные при исследовании фазовых и критических явлений в моделях магнитных наноразмерных систем, можно использовать при разработке и усовершенствовании современной теории фазовых переходов второго рода и критических явлений. Они позволяют ответить на ряд вопросов, связанных с проверкой гипотезы универсальности и определением рамок ее применимости.