«Ферромагнитное» состояние магнитных жидкостей

А.О. Иванов (Екатеринбург)

В последнее десятилетие в зарубежной научной литературе активное внимание уделяется компьютерному моделированию микроструктуры магнитных жидкостей. В работе [1] было обнаружено, что при высоких плотностях и интенсивностях магнито - дипольного взаимодействия в феррожидкостях происходит фазовый переход «жидкий парамагнетик – жидкий ферромагнетик», никогда не наблюдавшийся экспериментально. В дальнейшем этот фазовый переход был обоснован теоретически [2] с использованием теории среднего поля или самосогласованного метода функционала плотности энергии.

Нами были изучены свойства одночастичной функции распределения феррочастиц в ориентационном пространстве на базе подхода, сформулированного ранее [3]. При учете межчастичных магнито - дипольных взаимодействий в рамках теории возмущений 2-го порядка было показано, что самосогласованный подход функционала плотности энергии предсказывает фазовый переход системы в следующее состояние. Около 80 % феррочастиц имеют сонаправленные магнитные моменты, в то время как магнитные моменты остальных 20 % феррочастиц направлены противоположно. В ориентационном пространстве это сильно напоминает «ферримагнитное» состояние, не сопровождаемое переходом к упорядоченной кристаллической структуре. Поскольку нам неизвестны какие-либо физические доводы, объясняющее спонтанное ориентационное упорядочение в жидких системах магнитных частиц с межчастичным диполь - дипольным взаимодействием, этот результат представляется искусственным, нефизическим следствием самосогласованного приближения, эквивалентного теории среднего поля. Таким образом, принципиальный физический вывод [2, 3] о возможности существования в магнитных жидкостях спонтанного ориентационного упорядочения представляется весьма сомнительным.

Работа поддержана грантами Президента РФ № 02-15-99308м, РФФИ (грант № 03-02-16115а) и выполнена в рамках научной тематики Научно-Образовательного Центра УрГУ (REC-005) при финансовой поддержке АФГИР (CRDF) и Минобразования РФ.

 

1. D. Wei and G.N. Patey, Phys. Rev. Lett. 68 (1992) 2043; J.J. Weis, D. Levesque and G.J. Zarragoicoechea, Phys. Rev. Lett. 69 (1992) 913; J.J. Weis and D. Levesque, Phys. Rev. E 48 (1993) 3728; G. Ayton, M.J.P. Gingras and G.N. Patey, Phys. Rev. Lett. 75 (1995) 2360.

2. D. Wei, G.N. Patey and A. Perera, Phys. Rev. E 47 (1993) 506; H. Zhang and M. Widom, J. Magn. Magn. Mater. 122 (1993) 119; Phys. Rev. E 49 (1994) 3591; Phys. Rev. B 51 (1995) 8951; B. Groh and S. Dietrich, Phys. Rev. E 50 (1994) 3814; Phys. Rev. E 53 (1996) 2509.

3. A.O. Ivanov and O.B. Kuznetsova, Phys. Rev. E 64 (2001) 041405.