Низкоэнергетические состояния фрустрированного искусственного макроспинового дипольного льда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Макарова Ксения Валерьевна
Макарова Ксения Валерьевна
кандидат наук
2023
- Специальность ВАК РФ00.00.00
- Количество страниц 110
Оглавление диссертации кандидат наук Макарова Ксения Валерьевна
Введение
Глава 1. Спиновые модели
1.1 Фрустрации
1.2 Искусственный макроспиновый лед
1.3 Задача о поиске минимума энергии и конфигурации основного состояния
1.4 Численные методы и алгоритмы для расчета спиновых систем
Глава 2. Гибридный мультиспиновый Монте-Карло метод
2.1 Теория мультиспинового Монте-Карло
2.2 Формализм мультиспинового Монте-Карло метода
2.3 Обобщенный гибридный мультиспиновый алгоритм
2.4 Сравнение с точным решением модели Изинга
2.5 Применение гибридного мультиспинового метода к модели диполей. Спиновый (дипольный) лед на гексагональной решетке
2.5.1 Модель и алгоритм расчета энергии диполыюго взаимодействия ближайших соседей
2.5.2 Термодинамика и основное состояние диполыюго льда на гексагональной решетке
2.6 Дипольный лед на каирской пентагоналыюй решетке
2.6.1 Модель ближайших соседей диполыюго пентагоналыюго (каирского) льда
2.6.2 Термодинамика и основное состояние диполыюго льда на каирской пентагоналыюй решетке
2.7 Выводы по главе
Глава 3. Низкоэнергетические состояния, основные состояния и варьируемые фрустрации дипольных каирских
пентагональных решеток конечного числа спинов
3.1 Модель и вычислительные методы
3.2 Низкоэнергетические состояния пентагоналыюй решетки диполей
Стр.
3.3 Гипотеза основного состояния и сравнение с экспериментальными наблюдениями
3.4 Выводы по главе
Заключение
Словарь терминов
Список литературы
Список рисунков
Список таблиц
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Фазовые переходы и магнитные явления в модели Изинга2018 год, кандидат наук Андрющенко, Петр Дмитриевич
Термодинамические свойства фрустрированных спиновых систем2017 год, кандидат наук Шевченко, Юрий Андреевич
Термодинамические состояния дипольных макроспиновых систем2020 год, кандидат наук Макаров Александр Геннадьевич
Исследования антиферромагнитных моделей Изинга и Гейзенберга с конкурирующими взаимодействиями в магнитных полях2024 год, кандидат наук Муртазаев Курбан Шамильевич
Исследование критических свойств фрустрированных моделей Гейзенберга методами Монте-Карло2012 год, кандидат физико-математических наук Бадиев, Магомедзагир Курбанович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Низкоэнергетические состояния фрустрированного искусственного макроспинового дипольного льда»
Введение
Теория сложных спиновых систем и спиновых моделей находится в разработке из-за существования фундаментальных проблем физики дискретных систем, корпускулярных моделей. Наиболее простой моделью материи с даль-нодействующими взаимодействиями сегодня является модель Изинга. Она имеет огромную популярность, однако остается множество открытых вопросов, касающихся физики низкоэнергетических состояний, природы фазовых переходов второго рода и др. Экспериментальные работы подтверждают наличие научного интереса и широкие возможности для проверки таких моделей [1], в то же время малое количество опубликованных результатов численных экспериментов над случайно упорядоченными системами с дальним типом взаимодействия [2] свидетельствует о фундаментальных проблемах теории спиновых систем. Магнетики могут быть рассмотрены как решетки из атомических или ионных магнитных локализованных моментов [3 5]. Взаимодействия между спинами в узлах решетки могут приводить к коллективному поведению с макроскопическими эффектами, такими, например, как ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Существует критический размер, при котором наночастица становится однодоменной и приобретает магнитный момент.
На сегодняшний день технологии производства магнитных материалов, состоящих из однодоменных ферромагнитных частиц, быстро развиваются благодаря возможности их использования для сверхплотной записи, хранения информации и, потенциально, квантовых вычислителей. Практический интерес вызывает расчет энергии магнитных состояний (конфигураций) системы магнитностатически взаимодействующих диполей, упорядоченных в периодической решетке (координатном пространстве). Научная значимость разрабатываемых подходов, методов суперкомпыотерных расчетов систем взаимодействующих частиц обусловлена необходимостью поиска подходов к описанию физики систем многих взаимодействующих тел, кроме того, существует фундаментальный и практический интерес к массивам магнитных наноча-стиц, поскольку применение метаматериалов в производстве имеет перспективы создания новых устройств, таких как сильные магниты для современной электроники [6], логические вентили [7], термоустойчивая магнитная память [8] и мягкие магнитные материалы для магнитных сенсоров [9]. Кроме того, исполь-
зование наноструктурных материалов позволит обеспечить новые возможности для формирования и развития компонентной базы, а магнитные взаимодействия между частицами могут использоваться для построения уникальных анизотропных структур с программируемыми свойствами, такие как цепочки и древовидные архитектуры [10; 11].
Целью диссертационной работы является численный расчет низкоэнергетических и основных состояний фрустрированных дипольных антиферромагнетиков макросиинового льда.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Методом исчерпывающего перечисления и алгоритмом гибридного Монте-Карло вычислить конфигурации основного состояния макросиинового льда на пентагональной каирской решетке для N = 20 и N = 40 диполей. Сравнить конфигурации возбужденного и основного состояний по количеству структурных элементов на решетке, для которых все ближайшие соседи диполей на гранях удовлетворяют правилу «голова-хвост». Установить соотношения максимальной энергии и минимальной энергии для дипольного антиферромагнетика на пентагональной решетке для параметров решетки с = 376, 450, 500, 600 нм.
2. В полносвязной модели вычислить низкоэнергетические состояния (часть плотности состояний) для систем N =20 диполей на каирской решетке с параметрами с = 376, 450, 500, 600, 650, 700 нм. Найти конфигурации основных состояний для системы N = 40. Вычислить энергии двух подсистем N = 20, которые образуют конфигурацию основного состояния решетки N = 40 диполей с учетом взаимодействия. Показать размещение конфигураций в пространстве состояний для N = 20.
3. Вычислить конфигурации кандидатов на основное состояние для системы N = 80 диполей Изинга в полносвязной модели. Рассчитать модельное XMCD изображение, сравнить теоретические данные с экспериментальными результатами.
Научная новизна:
1. Разработана авторская параллельная версия алгоритма гибридного Монте-Карло для программы ЭВМ на языке С с использованием технологии параллельного программирования MPI для расчета
основных или низкоэнергетических состояний дииолыюго антиферромагнетика [12].
2. Методом исчерпывающего перечисления вычислены конфигурации основного состояния макроспинового льда на пентагональных каирских решетках для N = 20 и N = 40 диполей [ ].
3. Установлено соотношение максимальной энергии и минимальной энергии для дииолыюго антиферромагнетика на пентагоналыюй решетке для параметров решетки с = 376,450, 500,600 нм [ ].
4. Найдена конфигурация кандидата на основное состояние для системы N = 80 диполей [ ].
5. Рассчитано модельное ХМСБ изображение кандидата на основное состояние пентагоналыюй решетки диполей [13].
Практическая значимость подтверждается разработанными в соавторстве и зарегистрированными в Роспатенте высокопроизводительными программными комплексами и пакетами программ для ЭВМ. В ходе исследования равновесных термодинамических свойств сложных спиновых систем разработаны спиновые модели, алгоритмы и суперкомпыотерное программное обеспечение для численного расчета свойств нанодисперсных магнитных материалов. Авторский вклад в разработанные ПЭВМ считается равнозначным.
Методы исследования. Существуют методы для численного расчета термодинамических свойств спиновых систем. В ходе работы применялись такие методы, как:
1. Метод исчерпывающего перечисления (полный перебор) для проверки сходимости результатов для относительно малого числа диполей с другими методами.
2. Метод Монте-Карло, а именно исследованный в диссертационной работе алгоритм Метрополиса [14], основанный на статистических численных расчетах и позволяющий изучать термодинамические свойства системы, такие как температура, энтропия, теплоемкость и др.
3. Авторский гибридный мультиспиновый Монте-Карло метод [12].
Важно отметить, что выбор метода моделирования зависит от конкретной
задачи, которую необходимо решить, а также от доступности ресурсов и вычислительной мощности. Комбинация нескольких исследовательских методов может дать более полное представление о спиновых системах и их свойствах.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Энергия основного состояния в подсистемах фрустрированной системы не соответствует минимуму, в котором энергии всех парных связей должны быть минимизированы. Среди всех возможных 2м конфигураций, существующих для системы диполей, размещенных на гранях пентагональной решетки, не существует состояния, для которого бы все парные связи между диполями были бы удовлетворены. Конфигурации основных состояний имеют меньшее число пентагонов, на гранях которых все диполи размещены по правилу «голова-хвост», чем конфигурации возбужденных состояний.
2. В полносвязной модели в системах N = 40 диполей, состоящих из нескольких подсистем N = 20 диполей, основные состояния достигаются путем реализации, хотя и близких к основному низкоэнергетических, однако возбужденных состояний подсистем. Взаимодействие между возбужденными подсистемами может понижать общую энергию относительно большой системы до минимума энергии, т.е. до основного состояния.
3. Рассчитанная конфигурация кандидата на основное состояние для N = 80 диполей, размещенных на гранях пентагональной решетки, согласуется с экспериментально наблюдаемыми в натурных экспериментах низкоэнергетическими конфигурациями. Вырождение основного состояния дипольных магнетиков на пентагональной решетке в полносвязной модели снимается за счет иррациональных зависимостей значения и знака энергии, который зависит от взаиморасположения магнитных моментов в пространстве.
Достоверность Результаты находятся в соответствии с результатами, полученными другими авторами. Для систем малого числа частиц получены точные решения. Результаты для систем малого числа диполей, полученные методом Монте-Карло согласуются с результатами, полученными с помощью методов исчерпывающего перечисления. Результаты численных расчетов согласуются с экспериментальными данными.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены в виде устных и стендовых докладов на международных, российских и региональных конференциях:
1. Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по естественным наукам, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток - 2017.
2. Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по естественным наукам, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток - 2018.
3. 16-я региональная научная конференция «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование», Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск - 2018 (заочное участие);
4. Научный семинар стипендиатов программ «Михаил Ломоносов» и «Иммануил Кант» 2017-2018 года, Москва - 2018;
5. 61-я Всероссийская научная конференция «Фундаментальные и прикладные вопросы естествознания», ТОВВМУ им. С.О. Макарова, Владивосток - 2018 (заочное участие);
6. Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по естественным наукам, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток - 2019.
7. Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по естественным наукам, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток - 2020.
8. The 65th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (МММ 2020), USA - 2020 (заочное участие);
9. 19-я региональная научная конференция «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование», Благовещенск - 2021 (заочное участие);
10. Региональная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по естественным наукам, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток - 2022.
11. The 6-th Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials (ASCO-NANOMAT), Дальневосточный федеральный университет, Владивосток - 2022.
Личный вклад. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Задачи, представленные в диссертации, были решены автором лично. Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, считается равнозначным.
Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 18 печатных изданиях, 4 из которых изданы в периодических научных журналах, индексируемых Web of Science (Q1 [12; 13], Q2 [15], Q4 [16]) и Scopus, 2 в прочих журналах, рекомендованных ВАК [17; 18], 12 работ опубликовано в виде тезисов докладов и материалов научных конференций [19 30]. Получено 4 авторских свидетельства о регистрации программ ЭВМ в Роспатенте [31 34].
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения. Полный объём диссертации составляет 110 страниц, включая 23 рисунка и 1 таблицу. Список литературы содержит 321 наименование.
Глава 1. Спиновые модели 1.1 Фрустрации
Построение теории спинового льда, макросиинового льда, спинового стекла и исследование наблюдающихся в этих моделях феноменов фрустраций в конденсированной материи являются интересными и актуальными фундаментальными научными проблемами, имеют огромное практическое применение. Спиновый лед представляет собой упорядоченный массив наночастиц, расположенных в решетке или квазирешетке. Спиновые стекла в отличии от спинового льда имеют не только беспорядок в распределении ориентаций магнитных моментов (спинов, однако модель Изинга реализуется в доменах), но и беспорядок в пространственном распределении частиц [4]. Конкурирующие взаимодействия в массивах частиц приводят к «фрустрациям». Концепт фрустрированных магнитных систем был введен Андерсоном [5]. При низких температурах беспорядок в таких системах может быть заморожен, а времена релаксации могут иметь логарифмическую длительность. Термодинамическое поведение данных систем трудно предсказать даже в рамках современных представлений теоретической физики из-за невозможности рассчитать полную группу событий. Исследование «геометрических» фрустраций, наблюдаемых в природных соединениях, получили второе дыхание после изготовления искусственных массивов на основе пермаллоя [35; 36]. В работе [37] была исследована квадратная решетка ферромагнитных вытянутых наноостровков. Анизотропия формы накладывает ограничения на конфигурацию основного состояния, т.е. выравнивание намагниченности вдоль длинной оси частиц и может способствовать фрустрированному поведению в каждой вершине, где пересекаются четыре островка массива. Конфигурация основного состояния «два внутрь» и «два наружу» спинов в каждой вершине, которая известна как спиновая конфигурация льда, которая подчиняется «правилу льда», из-за сходства решетки ионов кристаллического водяного льда. Существуют также «правила квазильда» для конфигураций из Зх, 5ти и т.д. наноостровков.
Теория фрустрированных систем нуждается в разработке, поскольку существуют фундаментальные вычислительные проблемы расчета основных
и
состояний. Такая теория необходима для разработки искусственных систем, которые могут генерировать новые экзотические виды поведения, нечасто встречающиеся в природных материалах. И для теории была предложена количественная мера магнитных фрустраций в авторской работе [15]. Данное явление возникает из-за невозможности одновременно удовлетворить набор требований. Классическим примером, который обычно используют для демонстрации эффекта фрустрации в физике конденсированного состояния, служит система трех спинов на вершинах треугольника, взаимодействующих попарно антиферромагнитно [38]. Невозможно реализовать антиферромагнитное упорядочение по всему треугольнику по крайней мере два спина упорядочатся ферромагнитно, т.е. одна связь будет обязательно фрустрировашюй. Понимание физики фрустраций необходимо для понимания свойств множества материалов, таких как спиновые и макроспиновые стекла [39; 40], водяной лед [41; 42], спиновый лед [15; 43 54] и многих других.
В более общем смысле геометрически фрустрированная система - это система, которая подвергается локальным требованиям упорядочения, которые не могут быть выполнены коллективно вдоль определенных контуров в системе. Следовательно, это понятие изначально топологическое. В реальных системах это требование обычно заключается в минимизации энергии результирующих) парного взаимодействия, которое в общем случае зависит от геометрии.
Фрустрация обычно связана с моделью парных взаимодействий, которые нельзя минимизировать одновременно, что обычно и приводит к макроскопическому вырождению основного состояния. Связь между фрустрациями (или возбуждениями) и вырождением энергетических уровней не установлена.
Фрустрации часто, но не всегда, наблюдаются в системах с медленной релаксацией, имеющих вырождение и, соответственно, отличное от нуля значение остаточной энтропии. Обычно в ансамбле с ограниченным беспорядком нарушения правил локального упорядочения проявляются в виде локализованных возбуждений низкоэнергетических состояний системы [55 60]. Поскольку, фрустрации порождают различные формы, так называемого, вынужденного беспорядка, то вполне естественно, что беспорядок подчиняется некоторым нетривиальным правилам, либо локально, либо глобально. Правило льда [60 63] и правило квазильда [64] хорошо известные и важные примеры локальных правил.
Выяснение того, какое влияние оказывает геометрия в совокупности с далыюдействующим взаимодействием на термодинамические состояния, на процессы упорядочения, вырождение основных состояний, конфигурации и конформации основного состояния, локальные или глобальные правила установления порядка (замораживания беспорядка), является не такой простой задачей, как это может показаться на первый взгляд. Диполь-дииольное взаимодействие в искусственном спиновом льду может оказывать существенное влияние на формулировку всем известного правила льда, в соответствии с которым устанавливается локальный порядок. Например, для систем конечного числа диполей Изинга на некоторых решетках не все основные состояния подчиняются правилу льда. В частности, несложно убедиться, что конфигурация диполей диполыюго квадратного льда с далыюдействующим дипольным взаимодействием все «вверх» и все «вправо» не является конфигурацией основного состояния, хотя она и удовлетворяет правилу льда в каждом узле «два внутрь, два наружу» [65].
Разработка и использование искусственных спиновых систем предоставили мощные средства исследования фрустраций с использованием методов микроскопической визуализации в реальном пространстве [35; 66 70]. Кроме того, решетки искусственного спинового льда продемонстрировали потенциал для применения в области спинтроники [71 73] и накопления энергии [74]. Не так давно была предложена концепция фрустрации с использованием двумерных геометрий [75]. Некоторые из этих систем демонстрируют большой потенциал в качестве функциональных материалов в магнитных нанодвигателях или приводах [76]. Потенциальное применение искусственного спинового льда в магнитных наноустройствах дает мощный стимул для исследования различных геометрий решетки [77].
На данный момент остаются открытыми следующие вопросы:
— теория перехода от динамического беспорядка к замороженному беспорядку ;
— определение радиуса эффективного взаимодействия и числа «ближайших» соседей во время перехода;
— аналитический или численный параметры порядка (беспорядка), наличие (отсутствие) фазового перехода «динамический-замороженный беспорядок»;
— возможность получения основного состояния в статистически большой спин-стекольной системе за полиноминальное время;
— наличие вырождений основного состояния спинового льда и спинового стекла в зависимости от Гамильтониана, т.е. от закона взаимодействия.
Для возможности практического применения искусственных массивов магнитных наночастиц важно исследовать, хотя бы, классические векторные спиновые модели спиновых и классических систем, с целью получения ценной информации о влиянии пространственного упорядочения взаимодействующих спинов (частиц, наночастиц), влиянии закона взаимодействия между ними на термодинамические свойства и значение вероятности состояний (конфигураций), а также исследовать подходы и возможные способы управления вероятностью реализации определенных магнитных состояний ансамблей наночастиц, усилением амплитуды вероятности нужных состояний. Необходимо провести исследование термодинамических характеристик векторных конечных моделей спинового льда, таких как среднеквадратичная намагниченность, прямая и обратная магнитная восприимчивость, теплоемкость, параметр порядка, установить критические температуры и уровень фрустрированности для магнитных систем конечного размера. При этом теоретическое описание термодинамики систем со сложной структурой энергетического ландшафта аналитическими методами испытывает серьезные трудности решения фундаментальных проблем. В настоящее время исследование ключевых свойств спинового льда и спинового стекла актуально и с экспериментальной, и с теоретической точки зрения. Представляет интерес исследование статистической термодинамики спиновых систем, разработка теоретических моделей взаимодействия магнитных моментов островков, анализ процессов размагничивания и перемагничивания массивов с различной геометрией решеток.
1.2 Искусственный макроспиновый лед
Исследование термодинамических макроскопических и микроскопических состояний объемного спинового льда с целью исследования явления фрустрации и детального изучения конфигураций объемных магнетиков сопряжено с широко известными экспериментальными трудностями. Поэтому исследователи
часто предпочитают двумерные (2D) аналоги для исследования статистической механики новых Изинг-подобных фрустрированных спиновых систем на решетках, имеющих геометрию, в т.ч. и не наблюдающуюся в естественной природе [65; 78; 79].
Системы искусственного спинового льда с изменяемым, нефиксированным, но известным координационным числом представляют особый интерес. Обычно предполагается, что изменение параметров решетки может существенным образом повлиять на степень вырождения энергетических уровней и, соответственно, на низкотемпературные свойства спинового льда. Решетки с переменным координационным числом были рассмотрены в работах [57 59; 62].
Решетки искусственного спинового льда являются перспективными материалами с точки зрения практического применения для хранения информации, поскольку потенциально обладают большой информационной емкостью. Другие области применения также включают некоторые разделы квантовой электроники, а также кодирование и хранение информации [80]. Объект исследования, см., например, работы [35; 68; 69; 81], представляет собой двумерный массив ферромагнитных наноостровков, вытянутых вдоль одной из осей. Магнитные моменты таких однодоменных наночастиц ведут себя подобно суперспинам или макроспинам Изинга. Pix поведение может быть описано в рамках модели Изинга. Естественный и искусственный спиновый лед, также как и спиновые и макроспиновые стекла [4; 82; 83] это чрезвычайно разнообразные системы, со множеством реализаций в природе. Pix физика чрезвычайно сложна и разнообразна, они показывают экзотические свойства и новые явления.
В отличие от спиновых или макроспиновых стекол, систем в которых трансляционная инвариантность расположения атомов или наноостровков нарушена, системы спинового льда и искусственного спинового льда характеризуются наличием трансляционной инвариантности в размещении элементов системы. Р1зучение физики спинового стекла привело к появлению новых алгоритмов оптимизации, разработке теории вычислительной сложности, позволило пролить свет на процессы сворачивания белков, развитию модели нейронных сетей. Несмотря на эти и другие успехи, в т.ч. и в смежных науках, по-прежнему остается множество очень сложных фундаментальных вопросов. К ним относятся общая для спинового стекла и спинового льда задача поиска конфигураций основного состояния [83; 84], выявление характера основного состояния [85; 86], вырождение основного состояния [87; 88] и другие.
Материалы искусственного спинового льда обычно состоят из наномаг-нетиков, расположенных в узлах или на гранях различных периодических и апериодических решеток. Они позволили экспериментально исследовать некоторые увлекательные явления, таких как фрустрация, зарождение магнитных монополей и фазовые переходы, которые ранее были областью объемных спиновых кристаллов и теории. Искусственные спиновые льды также перспективны в качестве перепрограммируемых магнонных кристаллов. Научный обзор о быстрой динамике в этих магнитных метаматериалах приводится в работе [89], где рассматривается разнообразие геометрий, которые были реализованы с точки зрения формы наномагнетиков и решеток, на которых они размещены, в том числе квазикристаллические системы и искусственные спиновые системы в 30. При таком большом разнообразии систем открывается путь к открытию новых явлений.
Искусственные спиновые льды представляют собой метаматериалы, состоящие из связанных наномагнитов, расположенных на разных решетках, которые демонстрируют ряд интересных явлений, таких как появление магнитных монополей, коллективная динамика и фазовые переходы.
Движение возникающих магнитных монополей в искусственной спиновой системе можно контролировать с помощью внешних стимулов, таких как магнитные и электрические поля, деформация, температурные градиенты и электрические токи, что представляет потенциальный интерес для будущих устройств [90].
Возможность создания термически активных искусственных спиновых льдов с флуктуирующими моментами при комнатной температуре позволяет исследовать фазовые диаграммы с множеством фаз, переходы между которыми определяются геометрией, температурой и беспорядком.
Экспериментальные образцы искусственного спинового льда состоят из удлиненных наноразмерных магнитов, расположенных, например, на квадратной решетке и решетке кагоме, но теперь они стали более разнообразными. Новые геометрии включают различные решетки, не только периодические, но и апериодические, различные формы и анизотропии магнитов, а также трехмерные структуры.
Перспективы экспериментальных исследований могут быть связаны с развитием методов изготовления и определения характеристик, изучение искусственных спиновых систем с новой геометрией и комбинацией материалов,
а также с разработкой приложений, включая вычисления, хранение данных и шифрование.
Искусственные спиновые льды для теоретиков это модели метаматери-алов в том смысле, что они представляют собой спроектированные системы, обладающие рядом свойств, таких, например, как коллективная динамика, которые изначально не присутствуют в их строительных блоках. Наименьшими строительными блоками в искусственных спиновых льдах являются однодоменные магниты субмикрометровых размеров (наномагнетики), которые расположены в определенных конструкциях и связаны своими диполярны-ми магнитными полями, однако ничего не мешает наращивать число частиц в блоках. В некоторых искусственных спиновых льдах наномагнетики физически связаны, так что они также связаны обменным взаимодействием. Наномагнетики устроены таким образом, что их моменты (часто называемые макроспинами) фрустрированы, а это означает, что не все взаимодействия между наномагнетиками могут удовлетворяться (минимизироваться) одновременно. Мезоскопический размер наномагнетиков позволяет непосредственно наблюдать конфигурации магнитных моментов с помощью методов магнитной микроскопии.
Похожие диссертационные работы по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Взаимодействие низкоразмерности, магнитной фрустрации и дефектов в квантовых спиновых магнетиках, исследованное методом ядерного магнитного резонанса2024 год, доктор наук Вавилова Евгения Леонидовна
Определение классов универсальности спиновых систем с фрустрациями методами вычислительной физики2006 год, кандидат физико-математических наук Рамазанов, Магомедшейх Курбанович
Моделирование магнитных фазовых переходов в спин-решетчатых системах2014 год, кандидат наук Капитан, Виталий Юрьевич
Моделирование магнитных фазовых переходов в спин-решетчатых системах2015 год, кандидат наук Капитан, Виталий Юрьевич
Фазовые переходы и критические свойства спиновых решеточных моделей с конкурирующими взаимодействиями2018 год, кандидат наук Курбанова Джума Рамазановна
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Макарова Ксения Валерьевна, 2023 год
Список литературы
1. Nefedev К., Kapitan V., Shevchenko Y. A. Magnetic Nanoparticles Arrays for Quantum Calculations // Advanced Materials Research. Vol. 718. — Trans Tech Publ. 2013. — P. 102^106.
2. Nefedev К., Kapitan V. Y., Shevchenko Y. The inverse task for magnetic force microscopy data // Applied Mechanics and Materials. Vol. 328. — Trans Tech Publ. 2013. — P. 744^747.
3. Berg B. A., Neuhaus T. Multicanonical ensemble: A new approach to simulate first-order phase transitions // Physical Review Letters. — 1992. — Vol. 68, no. 1. — P. 9.
4. Sherrington D., Kirkpatrick S. Solvable model of a spin-glass // Physical review letters. — 1975. — Vol. 35, no. 26. — P. 1792.
5. Anderson P. W. Ordering and antiferromagnetism in ferrites // Physical Review. _ 1956 _ Vol. 102j no. 4. _ p. Ю08.
6. Cowhurn R., Welland M. Room temperature magnetic quantum cellular automata // Science. — 2000. — Vol. 287, no. 5457. — P. 1466 1468.
7. Exchange-coupled nanocomposite magnets by nanoparticle self-assembly / H. Zeng [et al.] // Nature. — 2002. — Vol. 420, no. 6914. — P. 395 398.
8. Overcoming the dipolar disorder in dense CoFe nanoparticle ensembles: Super-ferromagnetism / S. Bedanta [et al.] // Physical Review Letters. — 2007. — Vol. 98, no. 17. — P. 176601.
9. Ultrasensitive magnetic biosensor for homogeneous immunoassay / Y. Chemla [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2000. — Vol. 97, no. 26. — P. 14268—14272.
10. Cowhurn R. Magnetic nanodots for device applications // Journal of magnetism and magnetic materials. — 2002. — Vol. 242. — P. 505—511.
11. Jones N. Materials science: The pull of stronger magnets // Nature News. — 2011. — Vol. 472, no. 7341. — P. 22 23.
12. Canonical Monte Carlo multispin cluster method / K. Makarova [et al.] // Journal of Computational and Applied Mathematics. —2023. —Vol.427. — P. 115153.
13. Low-energy states, ground states, and variable frustrations of the finite-size dipolar Cairo lattices / K. Makarova [et al.] // Physical Review E. — 2021. — Vol. 103, no. 4. — P. 042129.
14. Equation of state calculations by fast computing machines / N. Metropolis [et al.] // The journal of chemical physics. — 1953. — Vol. 21, no. 6. — P. Ю87—1092.
15. К численному расчету фрустраций в модели Изинга / А. Г. Макаров, К. В. Макарова [и др.] // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 2019. — Т. 110, № 10. — С. 700 705.
16. Makarova К., Makarov A., Nefedev К. Application of hybrid multispin Monte Carlo method to artificial dipole ice on hexagonal and Cairo lattices //St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Physics and Mathematics, _ 2022. — Vol. 15, S3. 1. — P. 76—81.
17. Методы канонического и мультиканонического семплирования пространства состояний векторных моделей / К. В. Шаповалова (Макарова) [и др.] // Дальневосточный математический журнал. — 2017. — Т. 17, Л" 1. - С. 124—130.
18. Мультиспиновый Монте-Карло метод / К. В. Макарова [и др.] // Дальневосточный математический журнал. — 2020. — Т. 20, № 2. — С. 212 220.
19. Макаров А. Г., Гончарук Т. А., Шаповалова (Макарова) К. В. Спиновый снег // Материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по естественным наукам, Владивосток, 11 - 30 апреля 2017г. — 2017. — С. 484 486.
20. Шаповалова (Макарова) К. В., Макаров А. Г. Процессы перемагничива-ния в наноструктурах // Материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по естественным наукам, Владивосток, 16 - 30 апреля 2018г. — 2018. — С. 384^386.
21. Макаров А. Г., Шаповалова (Макарова) К. В., Нефедев К. В. Монте-Карло моделирование перемагничивания массива ферромагнитных нанопроволок // Физика: фундаментальные и прикладные исследования,
образование: материалы XVI региональной научной конференции, Хабаровск, 1-4 октября 2018г. — 2018. — С. 134 137.
22. Макаров А., Шаповалова (Макарова) К. Воздействие внешнего поля в структурах пермаллоя // Сборник материалов научного семинара стипендиатов программ «Михаил Ломоносов» и «Иммануил Кант» 2017-2018 года. №14 (2018) : сборник статей / Германская служба академических обменов (DAAD). - 2018. - С. 174^179.
23. Макаров А. Г.7 Макарова К. В.7 Нефедев К. В. Теплоемкость и магнитная восприимчивость гексагонального спинового льда // Материалы 61-й Всероссийской научной конференции. Том III. Фундаментальные и прикладные вопросы естествознания. — 2018. — С. 109—111.
24. Макарова К. В.7 Макаров А. Г. Гибридный алгоритм канонического семплирования пространства состояний магнитных наносистем // Материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по естественным наукам, Владивосток, 15 - 30 апреля 2019г. — 2019. — С. 442 443.
25. Макарова К. В.7 Макаров А. Г.7 Нефедев К. В. Основные состояния гексагональных решеток конечного числа макроспинов // Материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по естественным наукам, Владивосток, 11-22 мая 2020г. - 2020. - С. 336^337.
26. Investigation of the spin glass density of states using a combination of Monte Carlo method and neural network / A. Korol, K. Makarova, [et al.] // Abstract Book of the Virtual Magnetism and Magnetic Materials Conference. Vol. Dl—13. _ usa, 2020. — P. 89.
27. Макаров А., Макарова К., Нефедев К. Основные состояния дипольных каирских решеток // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы XIX региональной научной конференции. — Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2021. — С. 21 24.
28. Макарова К. В.7 Макаров А. Г.7 Нефедев К. В. Магнитная восприимчивость и другие свойства искусственного дипольного льда на каирской решетке // Материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по естественным наукам, Владивосток, 15-30 апреля 2022г. — 2022. — С. 373 375.
29. Magnetic susceptibility and other properties of artificial dipole ice on a hexagonal lattice / A. Makarov, K. Makarova, [et al.] // The Sixth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials, Proceedings. — Vladivostok, Dalnauka, 2022. — P. 155—156.
30. Magnetic susceptibility and other properties of artificial dipole ice on the Cairo lattice / K. Makarova [et al.] // The Sixth Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials, Proceedings. — Vladivostok, Dalnauka, 2022. — P. 157—158.
31. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Программа создания образцов диполей / К. В. Нефедев, А. Г. Макаров, Т. А. Гончарук, К. В. Шаповалова (Макарова) [и др.] ; ДВФУ. — № 2017616109 ; опубл. 01.06.2017.
32. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Численный расчет термодинамических свойств пентагонального спинового льда / И. В. Зинченко, К. В. Нефедев, К. В. Макарова [и др.] ; ДВФУ. — № 2020617145 ; опубл. 02.07.2020.
33. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Расчет термодинамических характеристик спиновых систем гибридным Монте-Карло методом / А. Макаров, К. Макарова [и др.] ; ДВФУ. — № 2021668300 ; опубл. 12.11.2021.
34. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Параллельный расчет критических индексов на решетке пирохлора / К. Солдатов, А. Макаров, К. Макарова [и др.] ; ДВФУ. - № 2021681708 ; опубл. 24.12.2021.
35. Artificial "spin ice" in a geometrically frustrated lattice of nanoscale ferromagnetic islands / R. Wang [et al.] // Nature. — 2006. — Vol. 439, no. 7074. — P. 303.
36. Broken vertex symmetry and finite zero-point entropy in the artificial square ice ground state / S. Gliga [et al] // Physical Review B. — 2015. — Vol. 92, no. 6. — P. 060413.
37. Ground state study of the thin ferromagnetic nano-islands for artificial spin ice arrays / D. Vieira Júnior [et al.] // Journal of Applied Physics. — 2014. — Vol. 116, no. 9. — P. 093901.
38. Wannier G. Antiferromagnetism. the triangular ising net // Physical Review. — 1950. — Vol. 79, no. 2. — P. 357.
39. Mydosh J. A. Spin glasses: an experimental introduction. — CRC Press, 1993.
40. Belokon V., Nefedev K. Distribution function for random interaction fields in disordered magnets: Spin and macrospin glass // Journal of Experimental and Theoretical Physics. — 2001. — Vol. 93, no. 1. — P. 130 142.
41. Bernal J. D., Fowler R. H. A theory of water and ionic solution, with particular reference to hydrogen and hydroxyl ions // The Journal of Chemical Physics. — 1933. — Vol. 1, no. 8. — P. 515 548.
42. Pauling L. The structure and entropy of ice and of other crystals with some randomness of atomic arrangement // Journal of the American Chemical S0Ciety. — 1935. — Vol. 57, no. 12. — P. 2080 2084.
43. Geometrical frustration in the ferromagnetic pyrochlore Ho 2 Ti 2 O 7 / M. J. Harris [et al.] // Physical Review Letters. — 1997. — Vol. 79, no. 13. — P. 2554.
44. Zero-point entropy in "spin ice" / A. P. Ramirez [et al.] // Nature. — 1999. — Vol. 399, no. 6734. — P. 333 335.
45. Bramwell S. T., Gingras M. J. Spin ice state in frustrated magnetic pyrochlore materials // Science. — 2001. — Vol. 294, no. 5546. — P. 1495—1501.
46. Emergent magnetic monopole dynamics in macroscopically degenerate artificial spin ice / A. Farhan [et al.] // Science Advances. — 2019. — Vol. 5, no. 2. — eaav6380.
47. Direct imaging of coexisting ordered and frustrated sublattices in artificial ferromagnetic quasicrystals / B. Farmer [et al.] // Physical Review B. — 2016. — Vol. 93, no. 13. — P. 134428.
48. Peretyatko A., Nefedev K., Oka,be Y. Interplay of dilution and magnetic field in the nearest-neighbor spin-ice model on the pyrochlore lattice // Physical Review B. — 2017. — Vol. 95, no. 14. — P. 144410.
49. Drisko J., Marsh T., Cumings J. Topological frustration of artificial spin ice // Nature Communications. — 2017. — Vol. 8, no. 1. — P. 1—8.
50. Shevchenko Y., Nefedev Okabe Y. Entropy of diluted antiferromagnetic Ising models on frustrated lattices using the Wang-Landau method // Physical Review E. — 2017. — Vol. 95, no. 5. — P. 052132.
51. Frustration and thermalization in an artificial magnetic quasicrystal / D. Shi [et al.] // Nature Physics. — 2018. — Vol. 14, no. 3. — P. 309 314.
52. Observation of transient states during magnetization reversal in a quasicrystal artificial spin ice / V. Brajuskovic [et al.] // Physical Review B. — 2018. — Vol. 98, no. 9. — P. 094424.
53. Large peaks in the entropy of the diluted nearest-neighbor spin-ice model on the pyrochlore lattice in a [111] magnetic field / P. Andriushchenko [et al] // Physical Review E. — 2019. — Vol. 99, no. 2. — P. 022138.
54. Shevchenko Y A., Kapitan V., Nefedev K. V. Specific heat of square spin ice in finite point ising-like dipoles model // Solid State Phenomena. Vol. 245. — Trans Tech Publ. 2016. — P. 23^27.
55. Thermodynamics of elementary excitations in artificial magnetic square ice / R. Silva [et al] // New Journal of Physics. — 2012. — Vol. 14, no. 1. — P. 015008.
56. Exploring thermally induced states in square artificial spin-ice arrays / J. Porro [et al.] // New Journal of Physics. — 2013. — Vol. 15, no. 5. — P. 055012.
57. Emergent ice rule and magnetic charge screening from vertex frustration in artificial spin ice / I. Gilbert [et al.] // Nature Physics. — 2014. — Vol. 10, no. 9. — P. 670—675.
58. Thermodynamics of emergent magnetic charge screening in artificial spin ice / A. Farhan [et al.] // Nature Communications. — 2016. — Vol. 7, no. 1. — P. 1—6.
59. Chern G.-W., Mellado P. Magnetic monopole polarons in artificial spin ices // EPL (Europhysics Letters). — 2016. — Vol. 114, no. 3. — P. 37004.
60. Colloquium: Ice rule and emergent frustration in particle ice and beyond / A. Ortiz-Ambriz [et al.] // Reviews of Modern Physics. — 2019. — Vol. 91, no. 4. — P. 041003.
61. Heyderman L. J., Stamps R. L. Artificial ferroic systems: novel functionality from structure, interactions and dynamics // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2013. — Vol. 25, no. 36. — P. 363201.
62. Nisoli C., Moessner R., Schiffer P. Colloquium: Artificial spin ice: Designing and imaging magnetic frustration // Reviews of Modern Physics. — 2013. — Vol. 85, no. 4. — P. 1473.
63. Nisoli C. Frustration (s) and the ice rule: From natural materials to the deliberate design of exotic behaviors // Frustrated Materials and Ferroic Glasses. — Springer, 2018. — P. 57—99.
64. Direct entropy determination and application to artificial spin ice / P. E. Lam-mert [et al.] // Nature Physics. — 2010. — Vol. 6, no. 10. — P. 786^789.
65. Shevchenko Y., Makarov A., Nefedev K. Effect of long-and short-range interactions on the thermodynamics of dipolar spin ice // Physics Letters A. — 2017. — Vol. 381, no. 5. — P. 428 434.
66. Geometric frustration in buckled colloidal monolayers / Y. Han [et al] // Nature. — 2008. — Vol. 456, no. 7224. — P. 898 903.
67. Qi Y., Brintlinger T., Cumings J. Direct observation of the ice rule in an artificial kagome spin ice // Physical Review B. — 2008. — Vol. 77, no. 9. — P. 094418.
68. Direct observation of magnetic monopole defects in an artificial spin-ice system / S. Ladak [et al.] // Nature Physics. — 2010. — Vol. 6, no. 5. — P. 359—363.
69. Thermal ground-state ordering and elementary excitations in artificial magnetic square ice / J. P. Morgan [et al.] // Nature Physics. — 2011. — Vol. 7, no. 1. — P. 75—79.
70. Kinetic pathways to the magnetic charge crystal in artificial dipolar spin ice / I.-A. Chioar [et al.] // Physical Review B. — 2014. — Vol. 90, no. 22. — P. 220407.
71. Spectral analysis of topological defects in an artificial spin-ice lattice / S. Gliga [et al.] // Physical review letters. — 2013. — Vol. 110, no. 11. — P. 117205.
72. Reconfigurable wave band structure of an artificial square ice / E. Iacocca [et al.] // Physical Review B. — 2016. — Vol. 93, no. 13. — P. 134420.
73. Dynamic response of an artificial square spin ice / M. Jungfleisch [et al.] // Physical Review B. — 2016. — Vol. 93, no. 10. — P. 100401.
74. Vedmedenko E. Dynamics of bound monopoles in artificial spin ice: How to store energy in Dirac strings // Physical review letters. — 2016. — Vol. 116, no. 7. — P. 077202.
75. Gilbert /., Nisoli C., Schiffer P. Frustration by design // Physics today. — 2016. — Vol. 69, LA-UR-16—22359.
76. Emergent dynamic chirality in a thermally driven artificial spin ratchet / S. Gliga [et al] // Nature materials. — 2017. — Vol. 16, no. 11. — P. 1106—1111.
77. Tuning magnetic ordering in a dipolar square-kite tessellation / C. F. Petersen [et al] // Applied Physics Letters. — 2018. — Vol. 112, no. 9. — P. 092403.
78. Multicanonical sampling of the space of states of H(2,n)-vector models / Y. A. Shevchenko [et al.] // Journal of Experimental and Theoretical Physics. — 2017. — Vol. 124, no. 6. — P. 982 993.
79. Advances in artificial spin ice / S. H. Skjasrv0 [et al.] // Nature Reviews Physics. _ 2019. — P. 1—16.
80. Rewritable artificial magnetic charge ice / Y.-L. Wang [et al.] // Science. — 2016. — Vol. 352, no. 6288. — P. 962^966.
81. Exploring hyper-cubic energy landscapes in thermally active finite artificial spin-ice systems / A. Farhan [et al.] // Nature Physics. — 2013. — Vol. 9, no. 6. — P. 375—382.
82. Edwards S. F., Anderson P. W. Theory of spin glasses // Journal of Physics F: Metal Physics. — 1975. — Vol. 5, no. 5. — P. 965.
83. Stein D. L., Newman C. M. Spin glasses and complexity. Vol. 4. — Princeton University Press, 2013.
84. Percus A., Istrate G., Moore C. Computational complexity and statistical physics. — OUP USA, 2006.
85. Morphology of ground states of two-dimensional frustration model / F. Bara-hona [et al.] // Journal of Physics A: Mathematical and General. — 1982. — Vol. 15, no. 2. — P. 673.
86. Newman C., Stein D. Are There Incongruent Ground States in 2D Edwards-Anderson Spin Glasses? // Communications in Mathematical Physics. — 2001. — Vol. 224, no. 1. — P. 205—218.
87. Tanaka F., Edwards S. Analytic theory of the ground state properties of a spin glass. I. Ising spin glass // Journal of Physics F: Metal Physics. — 1980. — Vol. 10, no. 12. — P. 2769.
88. Avron J., Roepstorff G., Schulman L. Ground state degeneracy and ferromag-netism in a spin glass // Journal of Statistical Physics. — 1981. — Vol. 26, no. 1. — P. 25—36.
89. Advances in artificial spin ice / S. H. Skjasrv0 [et al.] // Nature Reviews Physics. — 2020. — Vol. 2, no. 1. — P. 13—28.
90. Monte Carlo simulation of magnetic skyrmions in ferromagnetic films / A. Perzhu [et al.] // Solid State Phenomena. — 2020. — Vol. 312. — P. 256—260.
91. The 10th International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2021 (HFM 2021). — URL: https://hfm2021 .physics.sjtu.edu.cn (visited on 06/17/2021).
92. The 2021 Trends in Magnetism Conference (TMAG2021). — URL: https: //www.petaspin.com/tmag2020 (visited on 06/17/2021).
93. The use of optimized Monte Carlo methods for studying spin glasses / E. Mari-nari [et al] // Journal of Physics A: Mathematical and General. — 2001. — Vol. 34, no. 3. — P. 383.
94. Guides to solving the glass transition problem / K. Ngai [et al.] // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2008. — Vol. 20, no. 24. — P. 244125.
95. Pahng S. H., Brenner M. P. Predicting ground state configuration of energy landscape ensemble using graph neural network // arXiv preprint arXiv:2008.08227. — 2020.
96. Wales D. J., Bogdan T. V. Potential energy and free energy landscapes // The Journal of Physical Chemistry B. — 2006. — Vol. 110, no. 42. — P. 20765—20776.
97. Kirkpatrick S. DG Jr., and MP Vecchi // Optimization by simmulated annealing. science. — 1983. — Vol. 220, no. 4598. — P. 671^680.
98. Christos H. P., Steiglitz K. Combinatorial optimization: algorithms and complexity // Prentice Hall Inc. — 1982.
99. Landau D., Binder K. A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics, 4th edition. — 2014.
100. Wolff U. Critical slowing down // Nuclear Physics B-Proceedings Supplements, _ 1990. _ Vol. 17. — P. 93—102.
101. Wolff U. Collective Monte Carlo updating for spin systems // Physical Review Letters. — 1989. — Vol. 62, no. 4. — P. 361.
102. Wang J.-S., Swendsen R. H. Cluster monte carlo algorithms // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. — 1990. — Vol. 167, no. 3. — P. 565—579.
103. Houdayer J. A cluster Monte Carlo algorithm for 2-dimensional spin glasses // The European Physical Journal B-Condensed Matter and Complex Systems. _ 2001. — Vol. 22, no. 4. — P. 479 484.
104. Swendsen R. H., Wang J.-S. Replica Monte Carlo simulation of spin-glasses // Physical review letters. — 1986. — Vol. 57, no. 21. — P. 2607.
105. Swendsen R. H., Wang J.-S. Nonuniversal critical dynamics in Monte Carlo simulations // Physical review letters. — 1987. — Vol. 58, no. 2. — P. 86.
106. Wang F., Landau D. Efficient, multiple-range random walk algorithm to calculate the density of states // Physical review letters. — 2001. — Vol. 86, no. 10. — P. 2050.
107. Approaches to numerical solution of 2D Ising model / K. Soldatov [et al] // Journal of Physics: Conference Series. Vol. 741. — Institute of Physics, IOP Publishing Limited. 2016. — P. 012199—012199.
108. Lasnier T. D., Wysin G. Magnetic oscillation modes in square-lattice artificial spin ice // Physical Review B. — 2020. — Vol. 101, no. 22. — P. 224428.
109. Hukushima K., Nemoto K. Exchange Monte Carlo method and application to spin glass simulations // Journal of the Physical Society of Japan. — 1996. — Vol. 65, no. 6. — P. 1604—1608.
110. Komura Y., Oka,be Y. GPU-based Swendsen-Wang multi-cluster algorithm for the simulation of two-dimensional classical spin systems // Computer Physics Communications. — 2012. — Vol. 183, no. 6. — P. 1155—1161.
111. Franzese G. Cluster analysis for percolation on a two-dimensional fully frustrated system // Journal of Physics A: Mathematical and General. — 1996. — Vol. 29, no. 23. — P. 7367.
112. Niedermayer F. General cluster updating method for Monte Carlo simulations // Physical review letters. — 1988. — Vol. 61, no. 18. — P. 2026.
113. Edwards R. G., Sokal A. D. Generalization of the fortuin-Kasteleyn-Swend-sen-Wang representation and Monte Carlo algorithm // Physical review D. — 1988. — Vol. 38, no. 6. — P. 2009.
114. Kandel D., Ben-Av R., Domany E. Cluster dynamics for fully frustrated systems // Physical Review Letters. — 1990. — Vol. 65, no. 8. — P. 941.
115. Critical clusters and efficient dynamics for frustrated spin models / V. Cataudella [et al.] // Physical review letters. — 1994. — Vol. 72, no. 10. — P. 1541.
116. Barbu A., Zhu S.-C. Generalizing Swendsen-Wang to sampling arbitrary posterior probabilities // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. — 2005. — Vol. 27, no. 8. — P. 1239—1253.
117. Komura Y., Oka,be Y. Multi-GPU-based Swendsen-Wang multi-cluster algorithm for the simulation of two-dimensional q-state Potts model // Computer Physics Communications. — 2013. — Vol. 184, no. 1. — P. 40—44.
118. Nonomura Y., Tornita Y. Nonequilibrium behaviors of the three-dimensional Heisenberg model in the Swendsen-Wang algorithm // Physical Review E. — 2016. — Vol. 93, no. 1. — P. 012101.
119. Kohshiro H., Nagai Y. Effective Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida-like Interaction in Diluted Double-exchange Model: Self-learning Monte Carlo Approach // Journal of the Physical Society of Japan. — 2021. — Vol. 90, no. 3. — P. 034711.
120. Large-scale calculation of ferromagnetic spin systems on the pyrochlore lattice / K. Soldatov [et al] // Physics Letters A. — 2017. — Vol. 381, no. 7. — P. 707—712.
121. Beichl /., Sullivan F. The metropolis algorithm // Computing in Science & Engineering. — 2000. — Vol. 2, no. 1. — P. 65—69.
122. Barahona F. On the computational complexity of Ising spin glass models // Journal of Physics A: Mathematical and General. — 1982. — Vol. 15, no. 10. — P. 3241.
123. Chib S., Greenberg E. Understanding the metropolis-hastings algorithm // The american statistician. — 1995. — Vol. 49, no. 4. — P. 327—335.
124. Newman M. E., Barkema G. T. Monte Carlo methods in statistical physics. — Clarendon Press, 1999.
125. Saunders W. R., Grant J., Mutter E. H. A new algorithm for electrostatic interactions in Monte Carlo simulations of charged particles // Journal of Computational Physics. — 2021. — Vol. 430. — P. 110099.
126. Benefits of a new Metropolis-Hasting based algorithm, in non-linear regression for estimation of ex vivo antimalarial sensitivity in patients infected with two strains / R. Bauer [h ,np.] // Computers in biology and medicine. — 2014. — T. 55. - C. 16—25.
127. Negri M.. Tiana G., Zecchina R. Native state of natural proteins optimizes local entropy // Physical Review E. — 2021. — Vol. 104, no. 6. — P. 064117.
128. Preconditioning Markov Chain Monte Carlo Method for Geomechanical Subsidence using multiscale method and machine learning technique / M. Vasilyeva [et al.] // Journal of Computational and Applied Mathematics. — 2021. — Vol. 392. — P. 113420.
129. Sobhani A., Aliabadi H. A., Farooq B. Metropolis-Hasting based Expanded Path Size Logit model for cyclists route choice using GPS data // International Journal of Transportation Science and Technology. — 2019. — Vol. 8, no. 2. — P. 161—175.
130. Najt E., DeFord D., Solomon J. Empirical sampling of connected graph partitions for redistricting // Physical Review E. — 2021. — Vol. 104, no. 6. — P. 064130.
131. Sadr M.. Wang Q., Gorji M. H. Coupling kinetic and continuum using data-driven maximum entropy distribution // Journal of Computational Physics. — 2021. — Vol. 444. — P. 110542.
132. Alexandru A., Bedaque P. F., Warrington N. C. Spin polarized nonrelativistic fermions in 1 + 1 dimensions // Phys. Rev. D. — 2018. — Vol. 98, issue 5. — P. 054514.
133. Davis S., Jain J., Bora B. Computational statistical mechanics of a confined, three-dimensional Coulomb gas // Physical Review E. — 2020. — Vol. 102, no. 4. — P. 042137.
134. Han J., Zhang L., E W. Solving many-electron Schrodinger equation using deep neural networks // Journal of Computational Physics. — 2019. — Vol. 399. — P. 108929.
135. Bonati C., Pelissetto A., Vicari E. Two-dimensional multicomponent Abelian-Higgs lattice models // Physical Review D. — 2020. — Vol. 101, no. 3. — P. 034511.
136. Jersdk J. Numerical simulations in quantum field theory of elementary particles // Journal of computational and applied mathematics. — 1995. — Vol. 63, no. 1—3. — P. 49—56.
137. Chen Z., Zhou Z. The Bayesian inversion problem for thermal average sampling of quantum systems // Journal of Computational Physics. — 2020. — Vol. 413. — P. 109448.
138. Sweeping cluster algorithm for quantum spin systems with strong geometric restrictions / Z. Yan [et al.] // Physical Review B. — 2019. — Vol. 99, no. 16. — P. 165135.
139. Direct sampling of projected entangled-pair states / T. Vieijra [et al.] // Physical Review B. — 2021. — Vol. 104, no. 23. — P. 235141.
140. Bayesian seismic inversion based on rock-physics prior modeling for the joint estimation of acoustic impedance, porosity and lithofacies / L. P. de Figueiredo [et al.] // Journal of Computational Physics. — 2017. — Vol. 336. — P. 128—142.
141. Systematic parameter inference in stochastic mesoscopic modeling / H. Lei [et al.] // Journal of Computational Physics. — 2017. — Vol. 330. — P. 571—593.
142. Metropolis-Hastings algorithm for extracting periodic gravitational wave signals from laser interferometric detector data / N. Christensen [et al.] // Phys. Rev. D. — 2004. — Vol. 70, issue 2. — P. 022001.
143. Bagrov A. A., Iliasov A. A., Westerhout T. Kinetic samplers for neural quantum states // Phys. Rev. B. — 2021. — Vol. 104, issue 10. — P. 104407.
144. Cornish N. J., Porter E. K. Catching supermassive black hole binaries without a net // Phys. Rev. D. — 2007. — Vol. 75, issue 2. — P. 021301.
145. Stoltz G. Stable schemes for dissipative particle dynamics with conserved energy // Journal of Computational Physics. — 2017. — Vol. 340. — P. 451—469.
146. Morzfeld M.. Tong X, Marzouk Y. Localization for MCMC: sampling high-dimensional posterior distributions with local structure // Journal of Computational Physics. — 2019. — Vol. 380. — P. 1—28.
147. Portman N., Tamhlyn I. Sampling algorithms for validation of supervised learning models for Ising-like systems // Journal of Computational Physics. _ 2017. — Vol. 350. — P. 871—890.
148. Chen N., Majda A. J. A new efficient parameter estimation algorithm for high-dimensional complex nonlinear turbulent dynamical systems with partial observations // Journal of Computational Physics. — 2019. — Vol. 397. — P. 108836.
149. Quantum Boltzmann machine algorithm with dimension-expanded equivalent Hamiltonian / T. Xiao [et al.] // Phys. Rev. A. — 2020. — Vol. 101, issue 3. — P. 032304.
150. Machine learning determination of dynamical parameters: The Ising model case / G. Cossu [et al.] // Physical Review B. — 2019. — Vol. 100, no. 6. — P. 064304.
151. Worm-improved estimators in continuous-time quantum Monte Carlo / P. Gu-nacker [et al.] // Phys. Rev. B. — 2016. — Vol. 94, issue 12. — P. 125153.
152. Cancellation of vacuum diagrams and the long-time limit in out-of-equilibrium diagrammatic quantum Monte Carlo / A. Moutenet [et al.] // Phys. Rev. B. — 2019. — Vol. 100, issue 8. — P. 085125.
153. Kora Y., Boninsegni M. Dynamic structure factor of superfluid He 4 from quantum Monte Carlo: Maximum entropy revisited // Physical Review B. — 2018. — Vol. 98, no. 13. — P. 134509.
154. Beyl S., Goth F., Assaad F. F. Revisiting the hybrid quantum Monte Carlo method for Hubbard and electron-phonon models // Physical Review B. — 2018. — Vol. 97, no. 8. — P. 085144.
155. Alet F., Damle Pujari S. Sign-problem-free Monte Carlo simulation of certain frustrated quantum magnets // Physical review letters. — 2016. — Vol. 117, no. 19. — P. 197203.
156. Franzke B., Kosko B. Noise can speed Markov chain Monte Carlo estimation and quantum annealing // Physical Review E. — 2019. — Vol. 100, no. 5. — P. 053309.
157. Quantum critical behavior of the superfluid-Mott glass transition / T. Vojta [et al.] // Phys. Rev. B. — 2016. — Vol. 94, issue 13. — P. 134501.
158. Caution on emergent continuous symmetry: a Monte Carlo investigation of the transverse-field frustrated Ising model on the triangular and honeycomb lattices / Y.-C. Wang [et al.] // Physical Review B. — 2017. — Vol. 96, no. 11. — P. 115160.
159. Crewse J., Lerch C., Vojta T. Quantum critical behavior of a three-dimensional superfluid-Mott glass transition // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98, issue 5. — P. 054514.
160. Optimization of population annealing Monte Carlo for large-scale spin-glass simulations / A. Barzegar [et al.] // Physical Review E. — 2018. — Vol. 98, no. 5. — P. 053308.
161. Blöte H. W., Deng Y. Revisiting the field-driven edge transition of the tricrit-ical two-dimensional Blume-Capel model // Physical Review E. — 2019. — Vol. 99, no. 6. — P. 062133.
162. Toldin F. P. Boundary critical behavior of the three-dimensional Heisenberg universality class // Physical Review Letters. — 2021. — Vol. 126, no. 13. — P. 135701.
163. Bose T. K., Moessner R., Sen A. Dipolar spin glass transition in three dimensions // Phys. Rev. B. — 2019. — Vol. 100, issue 6. — P. 064425.
164. Three-dimensional universality class of the Ising model with power-law correlated critical disorder / W. Wang [et al.] // Physical Review B. — 2019. — Vol. 100, no. 14. — P. 144204.
165. First-order superconducting phase transition in a chiral p+ i p system / H. H. Haugen [et al.] // Physical Review B. — 2021. — Vol. 104, no. 10. — P. 104515.
166. Effects of setting temperatures in the parallel tempering Monte Carlo algorithm / I. Rozada [et al.] // Physical Review E. — 2019. —Vol. 100, no. 4. — P. 043311.
167. Gradenigo G., Antenucci F., Leuzzi L. Glassiness and lack of equipartition in random lasers: The common roots of ergodicity breaking in disordered and nonlinear systems // Physical Review Research. — 2020. — Vol. 2, no. 2. — P. 023399.
168. Torlai G., Melko R. G. Learning thermodynamics with Boltzmann machines // Phys. Rev. B. — 2016. — Vol. 94, issue 16. — P. 165134.
169. Huang L., Wang L. Accelerated Monte Carlo simulations with restricted Boltzmann machines // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 95, issue 3. — P. 035105.
170. Kauhruegger R., Pastori L., Budich J. C. Chiral topological phases from artificial neural networks // Physical Review B. — 2018. — Vol. 97, no. 19. — P. 195136.
171. Accelerating spin-space sampling by auxiliary spin dynamics and temperature-dependent spin-cluster expansion / N. Wang [et al.] // Phys. Rev. B. — 2019. — Vol. 99, issue 9. — P. 094402.
172. Extended spin model in atomistic simulations of alloys / F. Pan [et al.] // Physical Review B. — 2017. — Vol. 95, no. 18. — P. 184432.
173. Atomic Diffusion in a-iron across the Curie Point: An Efficient and Transferable Ab Initio-Based Modeling Approach / A. Schneider [et al] // Physical review letters. — 2020. — Vol. 124, no. 21. — P. 215901.
174. Monte Carlo simulation of lattice systems with RKKY interaction / K. Nefedev [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2014. — Vol. 490, no. 1. — P. 012163.
175. Zero-temperature Monte Carlo study of the noncoplanar phase of the classical bilinear-biquadratic Heisenberg model on the triangular lattice / S. Wenzel [et al.] // Phys. Rev. B. — 2013. — Vol. 88, issue 9. — P. 094404.
176. Analysis of electrical-field-dependent Dzyaloshinskii-Moriya interaction and magnetocrystalline anisotropy in a two-dimensional ferromagnetic monolayer / J. Liu [et al.] // Physical Review B. — 2018. — Vol. 97, no. 5. — P. 054416.
177. Generation of ice states through deep reinforcement learning / K.-W. Zhao [et al.] // Physical Review E. — 2019. — Vol. 99, no. 6. — P. 062106.
178. Superstatistical two-temperature Ising model / J. Cheraghalizadeh [et al.] // Physical Review E. — 2021. — Vol. 103, no. 3. — P. 032104.
179. Understanding population annealing Monte Carlo simulations / M. Weigel [et al.] // Physical Review E. — 2021. — Vol. 103, no. 5. — P. 053301.
180. Metastable behavior of the spin-s Ising and Blume-Capel ferromagnets: A Monte Carlo study / M. Naskar [et al.] // Physical Review E. — 2021. — Vol. 104, no. 1. — P. 014107.
181. Slow growth of magnetic domains helps fast evolution routes for out-of-equi-librium dynamics / I. González-Adalid Pemartín [et al.] // Phys. Rev. E. —
2021. — Vol. 104, issue 4. — P. 044114.
182. Olsthoorn B., Hellsvik J., Balatsky A. V. Finding hidden order in spin models with persistent homology // Physical Review Research. — 2020. — Vol. 2, no. 4. — P. 043308.
183. Order and disorder, crossovers, and phase transitions in dipolar artificial spin ice on the Cairo lattice / Y. Shevchenko [et al.] // Physical Review E. —
2022. — Vol. 106, no. 6. — P. 064105.
184. Weigel M. Performance potential for simulating spin models on GPU // Journal of Computational Physics. — 2012. — Vol. 231, no. 8. — P. 3064^3082.
185. Silva R. da, Felicio J. R. D. de, Martinez A. S. Generalized Metropolis dynamics with a generalized master equation: An approach for time-independent and time-dependent Monte Carlo simulations of generalized spin systems Physical Review E. — 2012. — Vol. 85, no. 6. — P. 066707.
186. Lin F., Wang F. Linear relaxation in large two-dimensional Ising models Physical Review E. — 2016. — Vol. 93, no. 2. — P. 022113.
187. Garanin D. Pulse-noise approach for classical spin systems // Physical Review E_ _ 2017. — Vol. 95, no. 1. — P. 013306.
188. Ferrenberg A. M.. Xu J., Landau D. P. Pushing the limits of Monte Carlo simulations for the three-dimensional Ising model // Physical Review E. — 2018. — Vol. 97, no. 4. — P. 043301.
189. Statistical mechanics of a coevolving spin system / T. Raducha [et al.] // Physical Review E. — 2018. — Vol. 98, no. 3. — P. 030301.
190. Wu Y., Car R. Determination of the critical manifold tangent space and curvature with Monte Carlo renormalization group // Physical Review E. — 2019. — Vol. 100, no. 2. — P. 022138.
191. Belokon V., Kapitan V. Y., Dyachenko O. Concentration of magnetic transitions in dilute magnetic materials // Journal of Physics: Conference Series. — 2014. — Vol. 490, no. 1. — P. 012165.
192. Belokon V., Dyachenko O., Kapitan V. Y. On the possible application of the method of random exchange interaction fields for studying the magnetic properties of the rocks // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. — 2015. — Vol. 51, no. 5. — P. 622—629.
193. Continuous degeneracy of the fee kagome lattice with magnetic dipolar interactions / A. R. Way [et al.] // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98, issue 21. — P. 214417.
194. Vink R. L. Universality class of a displacive structural phase transition in two dimensions // Physical Review E. — 2018. — Vol. 98, no. 6. — P. 062109.
195. Schrauth M.. Portela J. S. Universality of continuous phase transitions on random Voronoi graphs // Physical Review E. — 2019. — Vol. 100, no. 6. — P. 062118.
196. Kumar M.. Dasgupta C. Nonequilibrium phase transition in an Ising model without detailed balance // Physical Review E. — 2020. — Vol. 102, no. 5. — P. 052111.
197. Monte Carlo study of the two-dimensional kinetic Blume-Capel model in a quenched random crystal field / A. Vasilopoulos [et al] // Physical Review E. — 2021. — Vol. 104, no. 2. — P. 024108.
198. Quantum and thermal phase transitions of the triangular SU (3) heisenberg model under magnetic fields / D. Yamamoto [et al.] // Physical Review Letters, _ 2020. — Vol. 125, no. 5. — P. 057204.
199. Nishikawa Y., Hukushima K. Lattice glass model in three spatial dimensions // Physical Review Letters. — 2020. — Vol. 125, no. 6. — P. 065501.
200. Role of further-neighbor interactions in modulating the critical behavior of the Ising model with frustration / R. Liu [et al.] // Physical Review E. —
2016. — Vol. 93, no. 3. — P. 032114.
201. Vatansever E., Fytas N. G. Dynamic phase transition of the Blume-Capel model in an oscillating magnetic field // Physical Review E. — 2018. — Vol. 97, no. 1. — P. 012122.
202. Vasilyev O. A. Critical Casimir interactions and percolation: The quantitative description of critical fluctuations // Physical Review E. — 2018. — Vol. 98, no. 6. — P. 062138.
203. Breuckmann N. P., Placke B., Roy A. Critical properties of the Ising model in hyperbolic space // Physical Review E. — 2020. — Vol. 101, no. 2. — P. 022124.
204. Remagnetization in arrays of ferromagnetic nanostripes with periodic and quasiperiodic order / K. Szulc [et al.] // Physical Review B. — 2019. — Vol. 99, no. 6. — P. 064412.
205. Unusual changeover in the transition nature of local-interaction Potts models / N. Schreiber [et al.] // Physical Review E. — 2019. — Vol. 100, no. 5. — P. 052119.
206. Fytas N. G., Theodorakis P. E., Malakis A. Interfacial adsorption in two-dimensional pure and random-bond Potts models // Physical Review E. —
2017. — Vol. 95, no. 3. — P. 032126.
207. Holme P., Gandica Y. Free and freer X Y models // Physical Review E. — 2020. — Vol. 101, no. 3. — P. 032311.
208. Unsupervised learning of topological phase transitions using the Calin-ski-Harabaz index / J. Wang [et al.] // Physical Review Research. — 2021. — Vol. 3, no. 1. — P. 013074.
209. Hucht A. Nonequilibrium phase transition in an exactly solvable driven Ising model with friction // Phys. Rev. E. — 2009. — Vol. 80, issue 6. — P. 061138.
210. Ibrahim A. K., Vojta T. Monte Carlo simulations of the disordered three-color quantum Ashkin-Teller chain // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 95, issue 5. — P. 054403.
211. Verstraelen W., Wouters M. Classical critical dynamics in quadratically driven Kerr resonators // Phys. Rev. A. — 2020. — Vol. 101, issue 4. — P. 043826.
212. Anisotropic exchange Hamiltonian, magnetic phase diagram, and domain inversion of Nd2Zr2Ü7 / J- Xu [et al.] // Phys. Rev. B. — 2019. — Vol. 99, issue 14. — P. 144420.
213. Kaestle O., Carmele A. Sampling asymmetric open quantum systems for artificial neural networks // Physical Review B. — 2021. — Vol. 103, no. 19. — P. 195420.
214. Wang L. Exploring cluster Monte Carlo updates with Boltzmann machines // Physical Review E. — 2017. — Vol. 96, no. 5. — P. 051301.
215. Identifying product order with restricted Boltzmann machines / W.-J. Rao [et al.] // Physical Review B. — 2018. — Vol. 97, no. 9. — P. 094207.
216. Rrapaj E., Roggero A. Exact representations of many-body interactions with restricted-Boltzmann-machine neural networks // Physical Review E. — 2021. — Vol. 103, no. 1. — P. 013302.
217. Albash T., Marshall J. Comparing Relaxation Mechanisms in Quantum and Classical Transverse-Field Annealing // Phys. Rev. Applied. — 2021. — Vol. 15, issue 1. — P. 014029.
218. Projective quantum Monte Carlo simulations guided by unrestricted neural network states / E. M. Inack [et al.] // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98, issue 23. — P. 235145.
219. Zhang Y., Melko R. G., Kim E.-A. Machine learning Z2 quantum spin liquids with quasiparticle statistics // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 96, issue 24. — P. 245119.
220. Puente D. A., Eremin I. M. Convolutional restricted Boltzmann machine aided Monte Carlo: An application to Ising and Kitaev models // Physical Review ß _ 2020. — Vol. 102, no. 19. — P. 195148.
221. Machine learning to alleviate Hubbard-model sign problems / J.-L. Wynen [et al.] // Physical Review B. — 2021. — Vol. 103, no. 12. — P. 125153.
222. Hu W., Singh R. R., Scalettar R. T. Discovering phases, phase transitions, and crossovers through unsupervised machine learning: A critical examination // Physical Review E. — 2017. — Vol. 95, no. 6. — P. 062122.
223. Crewse J., Vojta T. Localization of the Higgs mode at the superfluid-Mott glass transition // Phys. Rev. B. — 2021. — Vol. 104, issue 1. — P. 014511.
224. Memory effect and phase transition in a hierarchical trap model for spin glasses / D. Zhang [et al.] // Physical Review E. — 2021. — Vol. 104, no. 6. — P. 064105.
225. Monte Carlo study of the superspin glass behavior of interacting ultrasmall ferrimagnetic nanoparticles / M. Vasilakaki [et al.] // Physical Review B. — 2018. — Vol. 97, no. 9. — P. 094413.
226. Dipolar spin ice under uniaxial pressure / R. Edberg [et al] // Phys. Rev. B. — 2019. — Vol. 100, issue 14. — P. 144436.
227. Parker E., B a lents L. Finite-temperature behavior of a classical spin-orbitcoupled model for YbMgGaO4 with and without bond disorder // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 97, issue 18. — P. 184413.
228. Xiong F., Xiong S.-J. Monte Carle simulation of quantum transport through nanostructures // Journal of Computational Physics. — 2012. — Vol. 231, no. 4. — P. 1197—1208.
229. VI3: A two-dimensional Ising ferromagnet / K. Yang [et al.] // Phys. Rev. B. — 2020. — Vol. 101, issue 10. — P. 100402.
230. Melting of a two-dimensional monodisperse cluster crystal to a cluster liquid / W. Wang [et al.] // Physical Review E. — 2019. — Vol. 99, no. 4. — P. 042140.
231. From the S U (2) quantum link model on the honeycomb lattice to the quantum dimer model on the kagome lattice: Phase transition and fractionalized flux strings / D. Banerjee [et al] // Physical Review B. — 2018. — Vol. 97, no. 20. — P. 205108.
232. First-principles study of magnon-phonon interactions in gadolinium iron garnet / L.-W. Wang [et al.] // Phys. Rev. B. — 2020. — Vol. 101, issue 16. — P. 165137.
233. Resolving Anomalies in the Critical Exponents ofFePt Using Finite-Size Scaling in Magnetic Fields / J. Waters [et al.] // Phys. Rev. Applied. — 2019. — Vol. 11, issue 2. — P. 024028.
234. Universal Berezinskii-Kosterlitz-Thouless dynamic scaling in the intermediate time range in frustrated Heisenberg antiferromagnets on a triangular lattice / I. S. Popov [et al.] // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 95, issue 13. — P. 134437.
235. Dynamics of a fractal set of first-order magnetic phase transitions in frustrated Lu2CoMnO6 / A. Carr [et al.] // Phys. Rev. B. — 2021. — Vol. 103, issue 6. — P. L060401.
236. Tuning a random-field mechanism in a frustrated magnet / S. S. Kunwar [et al.] // Physical Review B. — 2018. — Vol. 98, no. 2. — P. 024206.
237. Origin of magnetic frustration in Bi3Mn4O12(NO3) / M. Alaei [et al.] // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 96, issue 14. — P. 140404.
238. Danu, B., Nambiar G., Ganesh R. Extended degeneracy and order by disorder in the square lattice J1 — J2 — J3 model // Phys. Rev. B. — 2016. — Vol. 94, issue 9. — P. 094438.
239. Magnetic field induced phases in CuCrO2: Monte Carlo and analytical investigations / D. Ledue [et al.] // Phys. Rev. B. — 2021. — Vol. 103, issue 9. — P. 094401.
240. Ches J., Clark B. K. Finite-temperature properties of strongly correlated systems via variational Monte Carlo // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 95, issue 20. — P. 205109.
241. Yu U. Ising antiferromagnet on the Archimedean lattices // Physical Review E_ _ 2015. — Vol. 91, no. 6. — P. 062121.
242. Ahes G., Vasconcelos M. S. d., Ahes T. Critical properties of a two-dimensional Ising magnet with quasiperiodic interactions // Physical Review E. — 2016. — Vol. 93, no. 4. — P. 042111.
243. Yu U. Ising antiferromagnet on the 2-uniform lattices // Physical Review E. — 2016. — Vol. 94, no. 2. — P. 022112.
244. Rehn J., Moessner R., Young A. Spin glass behavior in a random Coulomb antiferromagnet j j Physical Review E. — 2016. — Vol. 94, no. 3. — P. 032124.
245. Kooten S. van, Gratens X., Henriques A. Modeling huge photoinduced spin polarons in intrinsic magnetic semiconductors // Physical Review B. — 2021. — Vol. 103, no. 3. — P. 035202.
246. CrSbSe 3: A pseudo one-dimensional ferromagnetic semiconductor / G. Wang [et al.] // Physical Review Materials. — 2021. — Vol. 5, no. 12. — P. 124412.
247. Extraordinary temperature dependent magnetic anisotropy of the non-collinear antiferromagnet IrMn / S. Jenkins [et al.] // arXiv preprint arXiv:1905.05069. — 2019.
248. Coupled quasimonopoles in chiral magnets / G. P. Müller [et al.] // Physical Review ß _ 2020. — Vol. 101, no. 18. — P. 184405.
249. Duran A. C., Sturla M. Vortex lattice in two-dimensional chiral XY ferro-magnets and the inverse Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition // Phys. Rev. ß _ 2020. — Vol. 102, issue 10. — P. 100406.
250. Spin reorientation transition in an ultrathin Fe film on W(110) induced by Dzyaloshinsky-Moriya interactions / B. Nagyfalusi [et al.] // Phys. Rev. B. — 2020. — Vol. 102, issue 13. — P. 134413.
251. Monte Carlo technique with a quantified time step: Application to the motion of magnetic moments / O. Chubykalo [et al.] // Phys. Rev. B. — 2003. — Vol. 67, issue 6. — P. 064422.
252. Liu C.-W., Polkovnikov A., Sandvik A. W. Dynamic scaling at classical phase transitions approached through nonequilibrium quenching // Phys. Rev. B. — 2014. — Vol. 89, issue 5. — P. 054307.
253. Triaxial magnetic anisotropy in the two-dimensional ferromagnetic semiconductor CrSBr / K. Yang [et al.] // Phys. Rev. B. — 2021. — Vol. 104, issue 14. — P. 144416.
254. Pal B. Relaxation dynamics in small clusters: A modified Monte Carlo approach // Journal of Computational Physics. — 2008. — Vol. 227, no. 4. — P. 2666—2673.
255. Chmiel A., Sienkiewicz J., Sznajd-Weron K. Tricriticality in the q-neighbor Ising model on a partially duplex clique // Physical Review E. — 2017. — Vol. 96, no. 6. — P. 062137.
256. Number of thermodynamic states in the three-dimensional Edwards-Anderson spin glass / W. Wang [et al.] // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 96, issue 18. — P. 184417.
257. Sibani P., Boettcher S. Mesoscopic real-space structures in spin-glass aging: The Edwards-Anderson model // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98, issue 5. — P. 054202.
258. Pixley J. H., Young A. P. Large-scale Monte Carlo simulations of the three-dimensional XY spin glass // Phys. Rev. B. — 2008. — Vol. 78, issue 1. — P. 014419.
259. Wang W., Wallin M.. Lidmar J. Evidence of many thermodynamic states of the three-dimensional Ising spin glass // Physical Review Research. — 2020. — Vol. 2, no. 4. — P. 043241.
260. Wenzel S., Janke W. Monte Carlo simulations of the directional-ordering transition in the two-dimensional classical and quantum compass model // Phys. Rev. B. — 2008. — Vol. 78, issue 6. — P. 064402.
261. Realization of the anisotropic compass model on the diamond lattice ofCu2+ in CUAI2O4 / S. A. Nikolaev [et al.] // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98, issue 20. — P. 201106.
262. Non-Abelian quasiholes in lattice Moore-Read states and parent Hamiltoni-ans / S. Manna [et al.] // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98, issue 16. — P. 165147.
263. Monte Carlo Metropolis study of cluster evolution in spin-crossover solids within the framework of a mechanoelastic model / C. Enachescu [et al] // Phys. Rev. B. — 2012. — Vol. 86, issue 5. — P. 054114.
264. Oubouchou, H., Singh F., Boukheddaden K. Magnetoelastic modeling of core-shell spin-crossover nanocomposites // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98, issue 1. — P. 014106.
265. Apetrei A. M.. Boukheddaden Kn Stancu A. Dynamic phase transitions in the one-dimensional spin-phonon coupling model // Phys. Rev. B. — 2013. — Vol. 87, issue 1. — P. 014302.
266. Schenk S., Spannowsky M. Exploring instantons in nonlinear sigma models with spin-lattice systems // Phys. Rev. B. — 2021. — Vol. 103, issue 14. — P. 144436.
267. Lattice Monte Carlo for quantum Hall states on a torus / J. Wang [et al.] // Phys. Rev. B. — 2019. — Vol. 99, issue 12. — P. 125123.
268. Stübel R., Janke W. Finite-size scaling of Monte Carlo simulations for the fee Ising antiferromagnet: Effects of the low-temperature phase degeneracy // Phys. Rev. B. — 2018. — Vol. 98, issue 17. — P. 174413.
269. Albarracin F. G., Rosales H. D., Serra P. Phase transitions, order by disorder, and finite entropy in the Ising antiferromagnetic bilayer honeycomb lattice // Physical Review E. — 2018. — Vol. 98, no. 1. — P. 012139.
270. Iaizzi A. Field-induced freezing in the unfrustrated Ising antiferromagnet // Physical Review E. — 2020. — Vol. 102, no. 3. — P. 032112.
271. Chandra S. Effect of a uniform random external magnetic field with spatiotemporal variation on compensation in Ising spin-1/2 trilayered square ferrimagnets // Physical Review E. — 2021. — Vol. 104, no. 6. — P. 064126.
272. Melko R. G., Hertog B. C. den, Gingras M. J. P. Long-Range Order at Low Temperatures in Dipolar Spin Ice // Phys. Rev. Lett. — 2001. — Vol. 87, issue 6. — P. 067203.
273. Bonati C., D'Elia M. Topological critical slowing down: variations on a toy model // Physical Review E. — 2018. — Vol. 98, no. 1. — P. 013308.
274. Melko R. G., Gingras M. J. P. Monte Carlo studies of the dipolar spin ice model // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2004. — Vol. 16, no. 43. — R1277 R1319.
275. Tanaka K., Hotta C. Finite-temperature thermodynamic properties of spin-1 nematics in an applied magnetic field // Phys. Rev. B. — 2020. — Vol. 102, issue 14. — P. 140401.
276. Sehierz P., Zierenberg J., Janke W. First-order phase transitions in the real microcanonical ensemble // Phys. Rev. E. — 2016. — Vol. 94, issue 2. — P. 021301.
277. Lulli M.. Parisi G., Pelissetto A. Out-of-equilibrium finite-size method for critical behavior analyses // Physical Review E. — 2016. — Vol. 93, no. 3. — P. 032126.
278. Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transitions in two-dimensional latticeSO(^C) gauge theories with two scalar flavors / C. Bonati [et al.] // Phys. Rev. D. — 2021. — Vol. 103, issue 1. — P. 014510.
279. Hall C., Ji W., Blaisten-Barojas E. The Metropolis Monte Carlo method with CUDA enabled Graphic Processing Units // Journal of Computational Physics. — 2014. — Vol. 258. — P. 871 879.
280. Dabaghi J., Maday F., Zoia A. A hybrid parareal Monte Carlo algorithm for parabolic problems // Journal of Computational and Applied Mathematics, _ 2022. — P. 114800.
281. Hasenbusch M. Finite size scaling study of lattice models in the three-dimensional Ising universality class // Physical Review B. — 2010. — Vol. 82, no. 17. — P. 174433.
282. The Ising model with Hybrid Monte Carlo / J. Ostmeyer [et al.] // Computer Physics Communications. — 2021. — Vol. 265. — P. 107978.
283. Numerical evidence of conformal phase transition in graphene with long-range interactions / P. Buividovich [et al.] // Phys. Rev. B. — 2019. — Vol. 99, issue 20. — P. 205434.
284. Hybrid Monte Carlo study of competing order in the extended fermionic Hubbard model on the hexagonal lattice / P. Buividovich [et al.] // Physical Review B, _ 2018. — Vol. 98, no. 23. — P. 235129.
285. Avoiding ergodicity problems in lattice discretizations of the Hubbard model / J.-L. Wynen [et al] // Phys. Rev. B. — 2019. — Vol. 100, issue 7. — P. 075141.
286. Hasenbusch M. Monte Carlo study of an improved clock model in three dimensions // Physical Review B. — 2019. — Vol. 100, no. 22. — P. 224517.
287. Hasenbusch M. Monte Carlo study of a generalized icosahedral model on the simple cubic lattice // Phys. Rev. B. — 2020. — Vol. 102, issue 2. — P. 024406.
288. Santos-Filho J. B., Plascak J. A., Landau D. P. Monte Carlo study of the phase diagram of disordered FepAl1-:P alloys: A site-diluted isotropic Heisenberg model // Phys. Rev. B. — 2021. — Vol. 103, issue 2. — P. 024446.
289. Hasenbusch M. Two-and three-point functions at criticality: Monte Carlo simulations of the three-dimensional (q+l)-state clock model // Physical Review B. — 2020. — Vol. 102, no. 22. — P. 224509.
290. Plascak J., Ferrenberg A. M.. Landau D. Cluster hybrid Monte Carlo simulation algorithms // Physical Review E. — 2002. — Vol. 65, no. 6. — P. 066702.
291. Zukouic M.. Hristopulos D. T. Gibbs markov random fields with continuous values based on the modified planar rotator model // Physical Review E. — 2018. — Vol. 98, no. 6. — P. 062135.
292. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Программа для параллельных расчётов основных состояний фрустрированных спиновых систем гибридным методом полного перечисления / Д. Ю. Капитан [и др.] ; ДВФУ. - № 2022668213 ; опубл. 04.10.2022.
293. Bittner Е., Nufibaumer A., Janke W. Make life simple: Unleash the full power of the parallel tempering algorithm // Physical review letters. — 2008. — Vol. 101, no. 13. — P. 130603.
294. Tomita Y., Okabe Y. Crossover and self-averaging in the two-dimensional site-diluted Ising model: Application of probability-changing cluster algorithm // Physical Review E. — 2001. — Vol. 64, no. 3. — P. 036114.
295. Hartmann A. K. Ground-state clusters of two-, three-, and four-dimensional +-J Ising spin glasses // Phys. Rev. E. — 2000. — Vol. 63, issue 1. — P. 016106.
296. Melchert О., Hartmann A. K. Analysis of the phase transition in the two-dimensional Ising ferromagnet using a Lempel-Ziv string-parsing scheme and black-box data-compression utilities // Phys. Rev. E. — 2015. — Vol. 91, issue 2. — P. 023306.
297. Ferdinand A. E., Fisher M. E. Bounded and inhomogeneous Ising models. I. Specific-heat anomaly of a finite lattice // Physical Review. — 1969. — Vol. 185, no. 2. — P. 832.
298. Andriushchenko P. Influence of cutoff dipole interaction radius and dilution on phase transition in kagome artificial spin ice // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. — 2019. — Vol. 476. — P. 284 288.
299. Chern G.-W., Meilado P., Tchernyshyov 0. Two-stage ordering of spins in dipolar spin ice on the kagome lattice // Physical review letters. — 2011. — Vol. 106, no. 20. — P. 207202.
300. Möller G., Moessner R. Magnetic multipole analysis of kagome and artificial spin-ice dipolar arrays // Physical Review B. — 2009. — Vol. 80, no. 14. — P. 140409.
301. Lacroix C., Mendels P., Mila F. Introduction to frustrated magnetism: materials, experiments, theory. Vol. 164. — Springer Science & Business Media, 2011.
302. Moessner R., Sondhi S. L. Ising models of quantum frustration // Physical Review B. — 2001. — Vol. 63, no. 22. — P. 224401.
303. Urumov V. Exact solution of the Ising model on a pentagonal lattice // Journal of Physics A: Mathematical and General. — 2002. — Vol. 35, no. 34. — P. 7317.
304. Ralko A. Phase diagram of the Cairo pentagonal X X Z spin-1 2 magnet under a magnetic field // Physical Review B. — 2011. — Vol. 84, no. 18. — P. 184434.
305. Magnetic frustration in an iron-based Cairo pentagonal lattice / E. Ressouche [et al.] // Physical review letters. — 2009. — Vol. 103, no. 26. — P. 267204.
306. Rousochatzakis /., Läuchli A., Moessner R. Quantum magnetism on the Cairo pentagonal lattice // Physical Review B. — 2012. — Vol. 85, no. 10. — P. 104415.
307. Frustrated pentagonal Cairo lattice in the non-collinear antiferromagnet Bi 4 Fe 5 O 13 F / A. M. Abakumov [et al.] // Physical Review B. — 2013. — Vol. 87, no. 2. — P. 024423.
308. Rojas M.. Rojas O., Souza S. de. Frustrated Ising model on the Cairo pentagonal lattice // Physical Review E. — 2012. — Vol. 86, no. 5. — P. 051116.
309. Spin-reorientation transitions in the Cairo pentagonal magnet Bi 4 Fe 5 O 13 F / A. A. Tsirlin [et al] // Physical Review B. — 2017. — Vol. 96, no. 9. — P. 094420.
310. Castelnovo C., Moessner R., Sondhi S. L. Magnetic monopoles in spin ice // Nature. — 2008. — Vol. 451, no. 7174. — P. 42^45.
311. Thermodynamic phase transitions in a frustrated magnetic metamaterial / L. Anghinolfî [et al.] // Nature communications. — 2015. — Vol. 6, no. 1. — P. 1—6.
312. Dipolar Cairo lattice: Geometrical frustration and short-range correlations / M. Saccone [et al.] // Physical Review Materials. — 2019. — Vol. 3, no. 10. — P. 104402.
313. Direct observation of thermal relaxation in artificial spin ice / A. Farhan [et al.] // Physical review letters. — 2013. — Vol. Ill, no. 5. — P. 057204.
314. Thermally superactive artificial kagome spin ice structures obtained with the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction / K. Hofhuis [et al.] // Physical Review g _ 2020. — Vol. 102, no. 18. — P. 180405.
315. Towards artificial Ising spin glasses: Thermal ordering in randomized arrays of Ising-type nanomagnets / M. Saccone [et al.] // Physical Review B. — 2019. — Vol. 99, no. 22. — P. 224403.
316. Elevated effective dimension in tree-like nanomagnetic Cayley structures / M. Saccone [et al.] // Nanoscale. — 2020. — Vol. 12, no. 1. — P. 189 194.
317. Geometrical Frustration and Planar Triangular Antiferromagnetism in Quasi-Three-Dimensional Artificial Spin Architecture / A. Farhan [et al.] // Physical Review Letters. — 2020. — Vol. 125, no. 26. — P. 267203.
318. Cryogenic PEEM at the advanced light source / A. Doran [et al.] // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. — 2012. — Vol. 185, no. 10. — P. 340—346.
319. Element-specific magnetic microscopy with circularly polarized X-rays / J. Stôhr [et al.] // Science. — 1993. — Vol. 259, no. 5095. — P. 658—661.
320. Finite interaction range spin glass in the Ising model / K. Nefedev, M. Savunov, [et al.] // Physics of the Solid State. — 2006. — Vol. 48, no. 9. — P. 1746—1753.
321. Sorokin A., Makogonov 5., Korolev S. The information infrastructure for collective scientific work in the Far East of Russia // Scientific and Technical Information Processing. — 2017. — Vol. 44, no. 4. — P. 302—304.
Список рисунков
1.1 а) Квадратный и б) кагоме (гексагональный) искусственный спиновый лед [89]. Удлиненные однодоменные наномагнетики располагаются на квадратной решетке (а) и на решетке кагоме, образуя сотовую структуру (б). Решетки обозначены пунктирными линиями. Конфигурации находятся в основном состоянии. Петли указывают на кольца наномагнетиков, для которых все магнитные моменты расположены «голова-хвост», что приводит к замыканию магнитного потока............................. 17
2.1 Схема перехода к новой конфигурации с использованием локального распределения Гиббса.................... 31
2.2 Кластер 3 х 3 спинов Изинга (красный цвет, сплошная линия) и его граница (синий цвет, пунктирная линия) на квадратной решетке. . . 35
2.3 Температурная зависимость теплоемкости С(Т) на один спин в отсутствие внешнего магнитного поля для 103 х 103 спинов Изинга на квадратной решетке, рассчитанная независимо гибридным мультиспиновым методом (Сям) и аналитическое приближенное решение Фердинанда-Фишера (СРР) [ ]. Температурная зависимость магнитной восприимчивости Хнм в бесконечно малом внешнем магнитном поле |Н| ^ 0, рассчитанное гибридным мультиспиновым методом. На вставке приведена разница температур пиков восприимчивости и теплоемкости в зависимости от1/Ж[ ].................................
2.4 а) Пример элементарной ячейки гексагональной решетки с точечными диполями Изинга. б) Спин кластера (красный цвет) и диполь-диполыю взаимодействующие соседи до третьей координационной сферы (синий цвет), в) Решетка, собранная из целого числа элементарных ячеек, г) Кластерные диполи в ^-конфигурации (сплошная окружность) и граничные диполи в /-конфигурации (пунктирная окружность), которые используются как подсистемы в гибридном мультиспиновом алгоритме. Цифры представляют собой пример порядка считывания кластера......38
2.5 Температурное поведение теплоемкости для систем из N диполей на гексагональной решетке, рассчитанное гибридным мультиспиновым методом [12]....................... 41
2.6 Температурное поведение магнитной восприимчивости при |Н| ^ 0 для N диполей на гексагональной решетке, рассчитанных гибридным мультиспиновым методом [12]................42
2.7 Температурное поведение магнитной восприимчивости при
|Н| = 0.01 в безразмерных единицах (сплошные линии) и |Н| = 0.1 в безразмерных единицах (пунктирные линии) в разных направлениях (обозначены стрелками) для 11250 диполей а гексагональной решетке, рассчитанные гибридным
мультиспиновым методом [12]....................... 43
2.8 а) Конфигурация является кандидатом на основное состояние с целым периодом элементарных ячеек на гексагональной решетке для 11250 диполей, б) Низкоэнергетическая конфигурация диполей с полу периодом элементарных ячеек [12]................44
2.9 а) Элементарная ячейка каирской решетки с точечными диполями Изинга. б) Диполь кластера (красный цвет) и диполь-диполыю взаимодействующие соседи (синий цвет), в) Решетка, собранная из элементарных ячеек, г) Кластерные сб-диполи в ^-конфигурации (красный цвет, 5 спинов) и граничные 6-диполи в /-конфигурации
(синий цвет, 24 спина), которые используются как подсистемы в
гибридном мультиспиновом алгоритме.................. 45
2.10 Температурное поведение теплоемкости каирского
(пентагонального) дипольного льда с N диполями, рассчитанное гибридным методом Монте-Карло [12]..................46
3.1 а) Каирская решетка и ее параметры — а и Ь представляющие длину двух участков, а с (выделено оранжевой двойной стрелкой, представляет собой расстояние между коллинеарными диполями (красные кресты), встречающимися в вершинах четырех диполей, б) Изображение сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) диполыюй каирской решетки, состоящей из наномагнетиков с длиной Ь = 300 нм и шириной W = 100 нм, расположенных на гранях каирской решетки с параметром решетки а = 472 им, Ь= 344 нм и с = 500 нм. Взаимодействия 3 представлены между ближайшими соседями в модели близкодействия. в) Обозначение диполей Изинга, где — магнитные моменты и — единичный вектор магнитного момента. Красные стрелки «спин вверх»
i| = +1), синие стрелки — «спин вниз» (^| = —1). Для этой конфигурации N = 20 диполей спиновый избыток М = ^ ¿| =0. г) Полутоновое представление конфигурации магнитных моментов, = +1 (черные), ^ = —1 (белые), представлено для сравнения с экспериментальными данными ХМСЭ [312]................................. 51
3.2 Проекция плотности состояний на плоскость (Е,М) для каирских решеток N = 20 диполей с = 376, 450, 500, 600 им, соответственно,
для а, б, в и г ............................... 57
3.3 а) Количество состояний д(Е,М) для каирских решеток N = 20 диполей, с = 376 нм. б) Низкоэнергетическая часть д(Е,М) для
с = 376 им..................................
3.4 а) Одна из четырех конфигураций основного состояния решеток N = 20 при с = 376 им, 450 нм, 500 нм. б) Одна из четырех конфигураций решетки N =20 для 600 нм...............
3.5 Одно из возбужденных состояний для системы из 20 диполей,
с = 376 им .................................
3.6 Низкоэнергетические состояния для решеток N = 20 с параметрами с = 376, 450, 500, 600, 650, 700 нм, соответственно, для а)-е). Кружками обозначены состояния подсистем, из которых строилось основное состояние для системы из 40 диполей. Жирный красный крест использовался для обозначения состояний, из которых строились состояния решетки 80 диполей. На рисунке а) зеленым ромбом обозначено возбужденное состояние с максимальным числом замкнутых пентагонов. Из состояний, обозначенных синими
квадратами, собирается возбужденное состояние для N = 40.....
3.7 а) Одно из четырех возможных основных состояний и б) одно из возбужденных состояний для систем из 40 диполей, с = 376 нм . . .
3.8 Кандидат на основное состояние для системы из 80 диполей,
с = 376 нм .................................
3.9 а) Теоретически рассчитанное XMCD изображение для кандидата на основное состояние дипольной каирской решетки для
376 < с < 600 им. б) Экспериментально наблюдаемые низкоэнергетические кластеры (домены основного состояния) для каирских решеток с разными с [ ]....................
3.10 Нормированная энергия в зависимости от с, для N=20, 40, 80 диполей
3.11 Параметр фрустраций для систем N = 20,40,80 диполей при
с = 376,450, 500,600,650, 700 нм (кружки ^теоретические данные) при Т ^ 0, и для систем с N = 20,80 при с = 376, 450, 500, 600 нм (квадратные точки — экспериментальные данные) при Т ~ 100^ . .
3.12 Масштабирование конечного размера для теоретически рассчитанных кандидатов в основное состояние (сплошные кривые) и экспериментальных данных (пунктирные линии с барами ошибок). Цветные линии с черными треугольниками, зелеными кружками, синими ромбами и красными квадратами относятся к значениям параметра решетки с = 376,450, 500 и 600 нм, соответственно............................... 70
Список таблиц
1 Средние значения спинового избытка на один диполь для
экспериментальных образцов [13] .................... 67
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.