分子磁体中量子——经典渡越的数值研究

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本文运用解析和数值两种方法研究了量子隧道效应中的量子经典过渡问题。第一部分首先介绍了一些磁性材料方面的宏观量子效应相关实验,主要有铁朊分子的低温共振实验,磁性分子Mn12的量子磁滞回线,Fe8分子中的宏观量子振荡现象等,说明了量子隧道效应的存在性,是本文的物理基础。然后从解析以及数值计算两个方面对量子隧道效应中的量子经典过渡问题进行讨论:先简要说明了量子与经典的隧穿理论以及发生一级转变与二级转变的条件,然后类比与多体系统中Landau相变理论处理物理模型H=K1Sz2+K2Sy2中量子到经典的渡越以及隧穿率问题,得到了发生转变的具体条件以及转变温度的解析表达式和隧穿率的计算公式;我们从双轴磁晶各向异性模型出发,用数值方法计算该模型的能谱以及能级分裂,计算了不同参数下各能级的隧穿率随能量以及温度的变化关系,直观地描述了从量子隧穿到经典热跳跃渡越的物理过程,并描述了最佳隧穿位置在不同参数下随温度的变化行为,看到了一级转变与二级转变的发生,并与解析结果进行比较,我们发现数值计算结果和解析结果是相吻合的,验证了在此渡越过程中确实存在一级转变与二级转变。并提出检验一级转变的可能性。   
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