Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
СПИНОВОЕ СТЕКЛО — магнетик, в к-ром ниже определённой темп-ры (темп-ра замерзания Tf) возникает термодинамич. неравновесное метастабильиое магн. состояние (также наз. С. с.), к-рое характеризуется «замороженным» (отсутствуют термодинамич. флунтуа-ции) пространств, распределением ориентации спиновых маги, моментов. Состояние С. с. вызывается, как правило, наличием в системе хаотически расположенных маги, моментов, конкурирующих (т. е. имеющих разл. знаки, величину и пространственную зависимость) взаимодействий и обусловленной ими фрустрации магн. моментов (см. ниже), поэтому состояние С. с. . обычно возникает в неупорядоченных или аморфных 633
СПИНОВОЕ
СПИНОёОЕ
магнетиках. Выше Tf С. с. переходит в равновесную магн. фазу (напр., парамагнитную). У любых веществ в состоянии С. с. существует ближний магн. порядок; дальний нагв. порядок может реализовываться (см. Аспервмлгнетизм, С пе римагнетиам) или отсутствовать (см. Сперомагнетизм). Неравно веси ость состояния С. с.
XJO"5
ю
15
20
25 Г, К
Температурные зависимости % (T) статической магнитной восприимчивости сплава Cu — Mn для 1,08 и 2,02 атомных % Mn. Участки а и с получены в поле 5,9 ¦ 10 ~4 Тл, которое Было приложено к образцам вьшё Tf ещё до их охлаждения. Участки bad была получены после охлаждения образцов ниже Tf без магнитного поля и последующим повышением температуры в поле 5,9.10-- Тл.
определяет зависимость его физ. параметров от времени, маги, и термич. предыстории (как физ., так н техиол.) данного образца, а также от степени однородности, хим. чистоты и др. Всё это реако осложняет получение воспроизводимых эксперим. результатов. Для С. с. характерны макроскопич. необратимые эффекты, в т. ч. магнитная вязкость, магнитное старе-ниеу гистерезис магнитный и обусловленные ими явления магн. последействия и памяти.
Характерными признаками магнитного ,фазового перехода в состояние C- с. в пост. внеш. маги, иоле H являются: возникновение прн T>Tf и малых Я намагниченности т и её рост прн понижении темп-ры вплоть до Tf; наличие при T = Tf резкого излома (быстро сглаживающегося с ростом Н) статич. магн. восприимчивости X = дМідН (рис.), линейный ход магн. составляющей теплоёмкости С при низких T и отсутствие особенности С при T — Tf; отсутствие брэгговских пиков в магнитном рассеянии нейтронов, критич. замедление спиновой днффузнн и др. При наблюдении перехода в фазу С. с. в переменном виеш. магн. поле с частотой со обнаруживается ряд необычных для др. маги, фаз явлений: частотная зависимость (дисперсия) темп-ры замерзания Tf, появление мнимой части дииамич. восприимчивости наличие долговременной (лога-
рнфмнч.) релаксации магнитной и НЧ-шумов.
Состояние С. с. наблюдалось ещё с нач. 60-х гг. в разбавленных бинарных металлич. сплавах и твёрдых растворах AxB1-X, содержащих маги, ионы в иемагн. матрице (А — магн. ион переходного металла Mn, Fe; В — немагн. ной благородного металла Ag, Au или меди) в определённом интервале концентраций х; однако термин «С. с.» возник лкшь после детальных работ В. Каннеллы и Дж. Мндоша (V. Cannella, J. Mydosh, 1972). Характерные для С. с. эксперим. результаты были получены иа магн. диэлектрике EuxSr1-JcS прн 0,13 < х ^ 0,64 (при х < 0,13 в образце возникает суперпарамагнетизм, а при х > 0,64 — ферромагнетизм), иа ряде бинарных и тройных систем, иапр. на интерметаллич. сплавах переходных металлов друг с другом (Fe — Ni) и с редкоземельными металлами - (Fe — Tb), редкоземельных сплавах типа Y — Tb, 034 La — Cd, метглассах, полупроводниках HgTe илн CdTe,
легированных Mn в др. Типичные магв. фазовые диаграммы с состоянием С. с. см. на рнс. 5—8 в ст. Магнитный фазовый переход.
К проявляющимся в этих веществах конкурирующим взаимодействиям, влияющим иа установление раал. видов магн. упорядочения, относятся: обменное взаимодействие п косвенное обменное взаимодействие ферро-п антиферромагн. характера; зависящее от взаимной ориентации маги, моментов диполь-дипольное взаимодействие; осциллирующее РККИ-обмеяное взаимодействие, В регулярных крнсталлич. структурах такие взаимодействия могут приводить к появлению сложной иеколлииеариой магнитной атомной структуры (в т. ч. несоизмеримой). В нерегулярных твердотельных системах (аморфных веществах, неупорядоченных двух-шш многокомпонентных сплавах и твёрдых растворах) благодаря конкуренции и хаотич. взаимному расположению маги, и примесных ноиов (вызывающих иногда случайное изменение локальной оси маги, анизотропии) возникает фрустрация маги, моментов, приводящая к образованию состояния С. с. В этом случае для расчёта наблюдаемых физ. величии кроме обычного термодинамич. усреднения по ансамблю систем с Гиббса распределением вероятности (обозначаемого- ..)) необходимо дополинт. усредиеиие (обозначаемое чертой сверху) по всем возможным реализациям хаотич. расположения магн. моментов илн набора взаимодействий между ними; при этом в качестве ф-цйн распределения обычно выбирается комбинация дельта-фуккций или Гаусса распределение. Полное (но математически сложное) решение задачи усреднения по случайным конфигурациям для свободной энергии С. с. даёт т. и. метод реплик (от франц. replique — копня, образ).
