Modelowanie struktury geometrycznej klastrów cząstek naładowanych oraz własności nanomagnetyków molekularnych
Loading...
Date
2012-02-14T12:32:42Z
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Modelling of geometrical structure of clusters composed of charged particles and properties of molecular nanomagnets
Abstract
Celem rozprawy doktorskiej było wyznaczenie stabilnych struktur geometrycznych klastrów złożonych ze skończonej liczby klasycznie naładowanych cząstek w dwóch wymiarach w potencjale parabolicznym między którymi występuje oddziaływanie kulombowskie lub logarytmicznie zależne od odległości. W pracy również została przeprowadzona analiza własności termodynamicznych wybranych jednowymiarowych spinowych układów kwantowych o strukturze łańcuchowej zawierających jony Cu(II), Co(II) i Re(IV) o spinie S=1/2 i 3/2 na podstawie modelu Heisenberga.
Modelowanie struktury geometrycznej dwuwymiarowych klastrów klasycznie naładowanych cząstek zostało wykonane za pomocą algorytmu genetycznego, który to został zastosowany po raz pierwszy. Przedmiotem badań było wyznaczenie konfiguracji i energii klastrów w stanie podstawowym i w stabilnych stanach wzbudzonych. Podczas modelownia stanów podstawowych i wzbudzonych zostały również wyznaczone niektóre punkty siodłowe. Ponadto wyznaczyłem pewne konfiguracje metastabilne cząstek dla oddziaływania kulombowskiego, wynikające z ograniczeń nałożonych na liczbę stopni swobody układu, które pozwalają lepiej zrozumieć proces topnienia i dynamikę klastrów. Własności magnetyczne magnetyków molekularnych o strukturze łańcuchowej były modelowane za pomocą nieskończonego łańcucha spinów w oparciu o anizotropowy model Heisenberga. Właściwości magnetyczne, takie jak podatność magnetyczna i namagnesowanie zostały obliczone za pomocą metody DMRG, którą jako pierwszy zastosowałem do łańcuchów molekularnych. Dla badanych związków wyznaczyłem nowy zestaw parametrów magnetycznych kwantowego modelu. W pracy został wprowadzony model niekolinearny,
w którym to została uwzględniona anizotropia jednoosiowa i rombowa.
The aim of the doctoral thesis was determination of the stable structures of geometric clusters made of a finite number of classically charged molecules, in two dimensions, in a parabolic potential, engaged in coulombic or logarithmic distance-dependent interactions. Another objective of the study was to analyse thermodynamical properties of selected one-dimensional spin quantum systems of the chain structure and containing Cu(II), Co(II) and Re(IV) ions of spins S=1/2 or 3/2, within the Heisenberg model. The geometric structure of two-dimensional clusters of classically charged molecules was performed by the genetic algorithm used for the first time. The configurations and energies of such clusters were determined in the ground and stable excited states. In the process of modelling of the ground and excited states also some saddle points were found. An important achievement was determination of certain metastable configurations of molecules engaged in coulombic interaction, following from the restrictions imposed on the number of degrees of freedom of the system, whose knowledge helps understand the process of melting and dynamics of the clusters. Another objective realised was analysis of magnetic properties of molecular magnets of the chain structure modelled by an infinite chain of spins within the anisotropic quantum Heisenberg model. Such magnetic properties as the magnetic susceptibility and magnetisation were calculated by the DMRG applied for the first time to molecular chains. For the compounds studied, a new set of model parameters was determined. The noncollinear model, taking into account the uniaxial anisotropy and rhombic anisotropy, was introduced to study.
The aim of the doctoral thesis was determination of the stable structures of geometric clusters made of a finite number of classically charged molecules, in two dimensions, in a parabolic potential, engaged in coulombic or logarithmic distance-dependent interactions. Another objective of the study was to analyse thermodynamical properties of selected one-dimensional spin quantum systems of the chain structure and containing Cu(II), Co(II) and Re(IV) ions of spins S=1/2 or 3/2, within the Heisenberg model. The geometric structure of two-dimensional clusters of classically charged molecules was performed by the genetic algorithm used for the first time. The configurations and energies of such clusters were determined in the ground and stable excited states. In the process of modelling of the ground and excited states also some saddle points were found. An important achievement was determination of certain metastable configurations of molecules engaged in coulombic interaction, following from the restrictions imposed on the number of degrees of freedom of the system, whose knowledge helps understand the process of melting and dynamics of the clusters. Another objective realised was analysis of magnetic properties of molecular magnets of the chain structure modelled by an infinite chain of spins within the anisotropic quantum Heisenberg model. Such magnetic properties as the magnetic susceptibility and magnetisation were calculated by the DMRG applied for the first time to molecular chains. For the compounds studied, a new set of model parameters was determined. The noncollinear model, taking into account the uniaxial anisotropy and rhombic anisotropy, was introduced to study.
Description
Sponsor
Keywords
klasyczne klastry kulombowskie, classical Coulomb clusters, magnetyzm molekularny, molecular magnetism, algorytmy genetyczne, genetic algorithm, metoda DMRG, DMRG technique