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( ) 第 42 卷 　第 2 期 厦门大学学报 自然科学版 Vol. 42 　No. 2 2003 年 3 月 Journal of Xiamen University (Natural Science) Mar. 2003 文章编号 (2003) 二维磁性纳米结构材料的 Monte Carlo 模拟 姜冬华 ,关治强 ,林　海 ,李书平 ,张志鹏 ,吴晨旭 (厦门大学物理学系 ,福建 厦门 361005) 摘要 : 运用 Monte Carlo 模拟方法 ,通过分析系统自旋序参数与温度的变化关系了解纳米结构材料磁性的特征. 计 算模拟结果表明 ,磁性纳米材料具有比同等大小和平均密度的单晶低的居里温度 , 且在相变过程中往往会出现一些 亚稳态. 研究结果提供了一种解析金属纳米结构材料特性的重要方法. 关键词 : 纳米结构材料 ;Monte Carlo 模拟 ;Metropolis 样本抽取 中图分类号: TG 146. 23 文献标识码 :A 　　　　　　　　　　　　　　　 　　地球资源的过度开发 ,工业污染的有增无减 ,使 子之间相互作用和自旋相互作用的一般表达式出 地球的生态系统遭受了巨大的破坏. 为此科学家们 发 ,利用 Monte Carlo 计算模拟方法分析二维磁性纳 正致力于寻找节能、环保的新型材料 ,而纳米材料 米材料的一般特性. 正是顺应这一趋势而诞生的[1 ] . 近 20 年来 ,纳米材 料的研究得到了飞速发展 , 目前已渗透到物理、 1 　相互作用能 化学、生物和电子学等领域. 重整化理论曾被成功 作为一般性研究, 我们选用了一个具有多个自 地用来解释传统块材的物理性质[2 ,3 ] ,但对纳米结 由度, 置于外场 hi 的磁性纳米结构系统作为研究对 构材料而言 ,严格地用这种理论解析有一定难度. 象. 并且考虑了组成系统的粒子之间的相互作用, 了解磁性纳米结构材料物理性质最有力的理论 这个体系的哈密顿量可表示为 : 工具是统计物理. 它已被成功地应用在传统材料科 H = Ki + D ij - hi ·S i - Pi ·v i ∑ ∑ ∑ ∑ 学. 在 70 年代末 80 年代初 , 以Wilson 为首的一大 i i j i i 批统计物理学家建立了以块材为主要研究对象的重 其中 Ki 是第 i 个粒子的动能, D ij 表示第 i 和第j 粒 整化群理论[2 ,3 ] . 然而 , 对纳米结构材料而言 ,严格 子间的相互作用能, hi 为加于第 i 粒子的外场, S i 地运用这种理论来解析纳米材料性质有一定难度. 为i 粒子的自旋量子数, P 和v 则分别为i 粒子的压 i