Monte Carlo-Simulationen zum kritischen Verhalten dünner Ising-Filme

Monte Carlo-Simulationen zum kritischen Verhalten dünnerIsing-Filme Dünne Ising-Filme können als vereinfachtes Modell zurBeschreibung von binären Mischungen oder von Flüssigkeitenin schlitzartigen Kapillaren dienen. Infolge dereingeschränkten Geometrie unterscheidet sich das kritischeVerhalten dieser Systeme signifikant von dem einesBulk-Systems, es kommt zu einem Crossover von zwei- zudreidimensionalem kritischen Verhalten. Zusätzlichverschiebt sich der Phasenübergang in den ungesättigtenBereich, ein Effekt, der als 'capillary condensation'bezeichnet wird. In der vorliegenden Arbeit wurden die kritischenEigenschaften von Ising-Filmen im Rahmen einer MonteCarlo-Simulation untersucht. Zur Verbesserung der Effizienzwurde ein Cluster-Algorithmus verwendet, der um einenGhost-Spin-Term zur Behandlung der Magnetfelder erweitertwar. Bei der Datenanalyse kamen moderneMulti-Histogramm-Techniken zur Anwendung. Für alle untersuchten Schichtdicken konnten kritischeTemperatur und Magnetfeld sehr präzise bestimmt werden. DieSkalenhypothese von Fisher und Nakanishi, die dieVerschiebung des kritischen Punktes gegenüber seinesBulk-Wertes beschreibt, wurde sowohl für Systeme mit freienOberflächen als auch für Systeme mit schwachemOberflächenfeld bestätigt. Der Wert des Gap-Exponenten derOberfläche wurde mit $Delta_1$=0.459(13) in Übereinstimmungmit den Literaturwerten abgeschätzt. Die Observablen Magnetisierung und magnetischeSuszeptibilität sowie deren auf die Oberfläche bezogenenEntsprechungen zeigen kein reines zweidimensionaleskritisches Verhalten. Zu ihrer Beschreibung in der Nähe deskritischen Punktes wurden effektive Exponenten für dieeinzelnen Schichtdicken bestimmt.

[N]pT ensemble and finite-size-scaling study of the critical isostructural transition in the generalized exponential model of index 4.

First-order transitions of system where both lattice site occupancy and lattice spacing fluctuate, such as cluster crystals, cannot be efficiently studied by traditional simulation methods, which necessarily fix one of these two degrees of freedom. The difficulty, however, can be surmounted by the generalized [N]pT ensemble [J. Chem. Phys. 136, 214106 (2012)]. Here we show that histogram reweighting and the [N]pT ensemble can be used to study an isostructural transition between cluster crystals of different occupancy in the generalized exponential model of index 4 (GEM-4). Extending this scheme to finite-size scaling studies also allows us to accurately determine the critical point parameters and to verify that it belongs to the Ising universality class.

Nature of the spin-glass phase in dense packings of Ising dipoles with random anisotropy axes

By Monte Carlo simulations, we study the character of the spinglass (SG) phase in dense disordered packings of magnetic nanoparticles (NPs). We focus on NPs which have large uniaxial anisotropies and can be well represented as Ising dipoles. Dipoles are placed on SC lattices and point along randomly oriented axes. From the behaviour of a SG correlation length we determine the transition temperature Tc between the paramagnetic and a SG phase. For temperatures well below Tc we find distributions of the SG overlap parameter q that are strongly sample-dependent and exhibit several spikes. We find that the average width of spikes, and the fraction of samples with spikes higher than a certain threshold does not vary appreciably with the system sizes studied. We compare these results with the ones found previously for 3D site-diluted systems of parallel Ising dipoles and with the behaviour of the Sherrington-Kirkpatrick model.

Critical behavior of the three-dimensional Ising spin glass

We have simulated, using parallel tempering, the three-dimensional Ising spin glass model with binary couplings in a helicoidal geometry. The largest lattice (L520) has been studied using a dedicated computer (the SUE machine). We have obtained, measuring the correlation length in the critical region, strong evidence for a second-order finite-temperature phase transition, ruling out other possible scenarios like a KosterlitzThouless phase transition. Precise values for the ν and ƞ critical exponents are also presented.

An approximate method for the solution of an influence function foil rolling model

Fleck and Johnson (Int. J. Mech. Sci. 29 (1987) 507) and Fleck et al. (Proc. Inst. Mech. Eng. 206 (1992) 119) have developed foil rolling models which allow for large deformations in the roll profile, including the possibility that the rolls flatten completely. However, these models require computationally expensive iterative solution techniques. A new approach to the approximate solution of the Fleck et al. (1992) Influence Function Model has been developed using both analytic and approximation techniques. The numerical difficulties arising from solving an integral equation in the flattened region have been reduced by applying an Inverse Hilbert Transform to get an analytic expression for the pressure. The method described in this paper is applicable to cases where there is or there is not a flat region.