相變存在于自然界的許多物質(zhì)中，是物理學(xué)研究的重要課題。3月3日，科技日報記者從中科院金屬研究所獲悉，該所研究員張志東求出二維橫場伊辛模型的精確解，在量子相變理論研究領(lǐng)域取得重要進展。這是張志東在求出鐵磁性三維伊辛模型精確解、確定自旋玻璃三維伊辛模型計算復(fù)雜度下限之后取得的又一項重要研究成果。近日，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《物理E》(Physica E)上。
量子相變廣泛存在于磁性材料、鐵電材料、超導(dǎo)材料、金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變體系、量子霍爾效應(yīng)體系等體系中，深入理解量子相變是凝聚態(tài)物理的重要研究方向。
相變按照其物理性質(zhì)的變化規(guī)律可以分為一級相變和二級相變。在相變點，能量對物理變量的一級導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的相變?yōu)橐患壪嘧?，能量對物理變量的二級?dǎo)數(shù)不連續(xù)的相變?yōu)槎壪嘧?，也稱為連續(xù)相變。二級相變的臨界點處存在非常有趣的臨界現(xiàn)象，有經(jīng)典的二級相變和量子的二級相變。其中，量子相變?yōu)榘l(fā)生在零溫以及附近的相變，通過改變磁場、電場、壓力、摻雜量、有序度等物理量使物理體系在零溫以及附近出現(xiàn)相變。
伊辛模型是一個非常重要的理論模型，可以用來描述在多體相互作用自旋體系的物理性能和相變過程。通?？梢杂昧愦艌鱿露S伊辛模型和三維伊辛模型分別描述在二維材料和三維材料中的經(jīng)典相變。三維伊辛模型精確解是物理學(xué)的百年難題。二維橫場伊辛模型可以用來描述在二維體系的量子相變。這里橫向磁場使伊辛模型中的自旋具有量子的特征。同時，橫場起到經(jīng)典相變過程中溫度的作用。二維橫場伊辛模型精確解是與三維伊辛模型精確解同等難度的問題。張志東根據(jù)二維橫場伊辛模型與三維伊辛模型之間的等價關(guān)系，確定了兩個模型之間參數(shù)對應(yīng)關(guān)系，再利用前期工作中求出的三維伊辛模型精確解直接推導(dǎo)出二維橫場伊辛模型的精確解。
近年來，隨著對石墨烯為代表的二維材料的研究，二維材料成為一個研究量子相變的平臺。二維橫場伊辛模型精確解可以應(yīng)用于二維磁性材料、鐵電材料、超導(dǎo)材料、金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變體系、量子霍爾效應(yīng)體系等中的量子相變，對深入理解量子相變具有極其重要的意義。三維伊辛模型可以被映射為許多物理模型，并且可以應(yīng)用到物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)、計算機、經(jīng)濟、社會等學(xué)科領(lǐng)域。(記者郝曉明)
關(guān)鍵詞： 二維橫場伊辛模型
營業(yè)執(zhí)照公示信息