Фазовая диаграмма четырехвершинной модели Поттса с конкурирующими обменными взаимодействиями

На основе алгоритма Ванга–Ландау методом Монте-Карло выполнены исследования фазовых переходов и магнитных структур основного состояния двумерной модели Поттса с числом состояний спина $q=4$ на треугольной решетке с конкурирующими обменными взаимодействиями первых $J_1$ и вторых $J_2$ ближайших соседей. Построена фазовая диаграмма зависимости критической температуры от величины $J_2$. Установлено, что переход из ферромагнитной фазы в парамагнитную является фазовым переходом второго рода, в то время как переход из страйповой и страйпово-триплетной фаз в парамагнитную фазу – первого рода. Получены магнитные структуры основного состояния, соответствующие разным областям фазовой диаграммы. Обнаружено, что в интервале $-1.2 \leq J_2 \leq -0.9$ конкуренция обменных взаимодействий приводит к сильной фрустрации и нарушению магнитного упорядочения.