к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Кондо-решётки

Кондо-решётки - регулярные решётки, образуемые ионами, металлич. соединениями или сплавами немагн. металлов с парамагн. ионами, в к-рых антиферромагн. обменное взаимодействие электронов проводимости с магн. ионами вызывает ряд характерных аномалий кине-тич., термич. и магн. свойств (см. Кондо эффект, Антиферромагнетизм). Все эти аномалии можно описать с помощью теории, в рамках к-рой считается, что "пере-


брос" магн. иона (в частности, иона с недостроенной f-оболочкой) между состояниями с разл. проекцией локализованного спина (локальные кондовские флуктуации) приводит к увеличению эфф. массы фермиевских электронов 2520-97.jpg. При низких темп-pax 2520-98.jpg , ТK - темп-pa Кондо) фермиевские электроны регулярно "заскакивают" на f-оболочку (рис. 1), что проявляется в увеличении их эфф. массы (f-электроны имеют большую эфф. массу). Это, в свою очередь, приводит к образованию в окрестности уровня Ферми 2520-99.jpg пика плотности состояний 2520-100.jpg (резонанс Абрикосова - Сула). Ширина резонанса определяется температурой Кондо ТК, а его амплитуда 2520-101.jpg обратно пропорц. ТК (рис. 2). Для одного парамагн. иона (кондо-примеси) амплитуда 2520-102.jpg резонанса пренебрежимо мала по сравнению с плотностью состояний 2520-103.jpg в нормальных металлах. Однако в системах, содержащих магн. ионы в каждой элементарной ячейке, она может возрасти в NА раз (на 1 моль, NА - Авогадро постоянная). Для реализации соотношения 2520-104.jpg необходимо подавить прямое и косвенное обменные взаимодействия локализованных спинов2520-105.jpg электронов друг с другом, т. к. оно приводит к магн. фазовому переходу и замораживанию спинов в состояниях с той или иной фиксированной проекцией, что делает невозможным локальные кондовские флуктуации спина (рис. 1). Прямое обменное взаимодействие спинов можно сделать достаточно слабым, если в качестве магн. атомов взять атомы с недостроенной 4f-оболочкой (лантаноиды)или 5f-оболочкой (актиноиды), у к-рых радиус f-оболочки 2520-110.jpg , что всегда меньше расстояния между соседними f-ионами (3-5 А).

2520-93.jpg

Рис. 1. Переворот спина магнитной примеси (f-иона) с участием фермиевских электронов. Внутренней оболочке парамагнитного иона соответствует узкий энергетический уровень, попадающий в зону проводимости немагнитного металла; 2520-94.jpg- энергия f-электронов, 2520-95.jpg ' - энергия Ферми (k - квазиимпульс); 2520-96.jpg- плотность состояний.

2520-109.jpg

Рис. 2. Плотность электронных состояний 2520-106.jpg в немагнитных кондо-решётках; 2520-107.jpg- энергия Ферми; - энергия f-электронов, Тд.2520-108.jpg - температура Кондо.

По сравнению с ТК темп-pa, соответствующая энергии косвенного обменного взаимодействия спинов через электроны проводимости ТРККИ (взаимодействие Рудермана - Киттеля- Ка-суи - Иосиды), является более медленной функцией параметра обменного взаимодействия 2520-111.jpg:

2520-112.jpg

Здесь W - ширина зоны проводимости, 2520-113.jpg - кратность вырождения f-уровня. В случае достаточно больших 2520-114.jpg экспоненциальная зависимость "обгоняет" степенную и выполняется условие 2520-115.jpg, при к-ром локальные кондовские флуктуации спина становятся столь эффективными, что фазовый переход в состояние с замороженными спинами не реализуется вплоть до самых низких температур. В такой ситуации возможно создание К--р., в к-рых число магн. центров Ni в 1 моле достаточно велико 2520-116.jpg, чтобы обеспечить условие 2520-117.jpg, и в то же время взаимодействие магн. ионов подавлено.

Параметр 2520-118.jpg, определяющий соотношение между 2520-119.jpg и 2520-120.jpg , зависит от степени V гибридизации s-, d- и f-состояний (см. Гибридизация атомных орбита-лей)и от положения 2520-121.jpg относительно2520-122.jpg

2520-123.jpg 2520-133.jpg

Все известные К--р. содержат в качестве магн. центров f-ионы Се, Sm, Eu, Tm, Yb, U, Np, у к-рых энергия f-электронов аномально близка к2520-124.jpg. Малость знаменателя и достаточно большое значение числителя в (3) и обеспечивают достаточно большое 2520-125.jpg для выполнения условия 2520-126.jpg . Т. о., увеличение2520-127.jpg приводит к существенному изменению свойств системы локализованных спинов, находящихся в "море" электронов проводимости в металлах. В обычных магн. металлах параметр 2520-128.jpg мал, 2520-129.jpg и замораживание спинов при 2520-130.jpg делает невозможными кондовские флуктуации спина, поэтому резонанс 2520-131.jpg в окрестности 2520-132.jpg не образуется.

На практике реализуются К--р. двух типов. В К--р. с промежуточным значением 2520-134.jpg и 2520-135.jpg (СеВ6, СеА12, СеIn3 и др.) видны кондовские аномалии сопротивления, термоэдс, теплоёмкости, магн. восприимчивости, однако в области достаточно низких температур тенденция к переходу в состояние с замороженными спинами оказывается доминирующей. В результате осн. состояние системы локализованных спинов является магнитным, но на характер магн. структуры кон-довские флуктуации спина оказывают заметное влияние (магн. К. - р.).

В К--р. с 2520-136.jpg (СеА13, CeCuSi2, СеСu6, UBe13 и др.) доминируют локальные кондовские флуктуации, причём каждый f-нон вносит независимый вклад в усиление амплитуды gR2520-137.jpg резонанса Абрикосова - Сула (н е м а г н. К--р.). При этом все параметры, связанные со значением gR, отличаются на 2-3 порядка от соответствующих параметров у нормальных металлов: немагн. К--р. обладают гигантским электронным коэф. теплоёмкости (2520-138.jpg пропорц. gR), усиленным Паули парамагнетизмом (магнитная восприимчивость 2520-139.jpg пропорц. gR), аномалиями электропроводимости, термоэдс ,коэф. Холла и т. д. (табл.). Темп-pa Кондо в немагн. К--р. Тк~2-10 К, что на 3 порядка меньше температуры вырождения электронного газа в нормальных металлах. Чрезвычайно узкому резонансу в немагн. К--р. отвечают квазичастицы с эфф. массой m*~(102-103)m0 (m0 - масса свободного электрона), наз. тяжёлыми фермионами. В связи с этим немагн. К--р. наз. также системами с тяжёлыми фермионами.

Низкотемпературные свойства немагнитных кондо-решёток по сравнению с нормальным металлом (Си)


2520-140.jpg

2520-141.jpg

2520-142.jpg

Скорость фермиев-ских электронов2520-143.jpg см/с

CeCu2Si2 .....

1050

0,65-10-2

200

~105 -106

CeAl3 ......

1650

3,6-10-2

500

~105 -106

Сu ........

0,695

10-5- 10-6

0,1-1,0

0,6*108


Положение резонанса относительно 2520-144.jpg зависит от кратности 2520-145.jpg вырождения I-уровня, т. к. при T=ОК резонанс заполнен на 2520-146.jpg часть. В реальных К--р. эфф. кратность вырождения определяется соотношением между величиной расщепления f-уровня во внутрикристал-лическом поле 2520-147.jpg и ТK. Если наинизшее, отщепленное кристаллич. полем состояние является дублетом(j= = 1/2, 2520-148.jpg=2) и 2520-149.jpg , то 2520-150.jpg и при температурах 2520-151.jpg резонанс образуется точно на уровне Ферми (рис. 2). Если 2520-152.jpg, в формировании резонанса участвуют все 2520-153.jpg проекций спина, причём т. к. в реальных К--р.2520-154.jpg (напр., в цериевых К--р. 2520-155.jpg , то резонанс несколько смещён относительно2520-156.jpg (рис. 3).

Амплитуда резонанса Абрикосова - Сула в интервале T= (0,1-10) Тк не зависит от Т, при этом в силу условия 2520-157.jpg её величина представляет собой сумму независимых вкладов всех кондо-примесей. При 2520-158.jpg Тк необходим учёт когерентности кондовских флуктуации спина, приводящей к появлению на резонансе псевдощели на уровне Ферми.

2520-159.jpg

Рис. 3. Плотность электронных состояний в немагн. К--р. с кратностью вырождения 2520-160.jpg>2.


В 1979 Ф. Штеглихом (F. Steglich) в CeCu2Si2 была открыта "сверхпроводимость тяжёлых фермионов". В дальнейшем она обнаружена у UBe13, UPt3, URu2Si2. Сверхпроводники с тяжёлыми фермионами обладают необычными свойствами как в нормальном состоянии, так и в сверхпроводящей фазе. В частности, при малых значениях температур сверхпроводящего перехода Тс~0,5- 0,9 К они имеют очень высокие критич. магн. поля, высокую чувствительность к примесям. Аномальные свойства сверхпроводников с тяжёлыми фермионами указывают на необычный характер сверхпроводимости, отличный от традиц. механизма БКШ. В частности, обсуждается возможность возникновения сверхпроводимости электронных пар с ненулевым орбитальным моментом, аналогичной сверхтекучести фазы А в 3Не.

Литература по Кондо-решёткам

  1. Абрикосов А. А., Магнитные примеси в немагнитных металлах, "УФН", 1969, т. 97, с. 403;
  2. Уайт Р., Квантовая теория магнетизма, пер. с англ., 2 изд., М., 1985;
  3. Steglich F. и др., Superconductivity in the presence of strong Pauli paramagnetism: CeCu2Si2, "Phys. Rev. Lett.", 1979, v. 43, p. 1892;
  4. Tsvelick A. M., Wiegman n P. В., Exact results in the theory of magnetic alloys, "Adv. Phys.", 1983, v. 32, p. 453;
  5. Brandt N. В., Moshchalkov V. V., Concentrated Kondo systems, "Adv. Phys.", 1984, v. 33, p. 373;
  6. Мощалков В. В., Брандт Н. Б., Немагнитные кондо-решетки, "УФН", 1986, т. 149, в. 4, с. 585.

В. В. Мощалков

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 14.09.2019 - 18:23: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
13.09.2019 - 09:08: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
12.09.2019 - 17:47: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
12.09.2019 - 16:47: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
12.09.2019 - 13:10: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
12.09.2019 - 13:03: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
08.09.2019 - 03:42: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
07.09.2019 - 07:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
07.09.2019 - 03:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Проблема ГМО - Карим_Хайдаров.
05.09.2019 - 13:33: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
05.09.2019 - 13:31: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Негребы - Карим_Хайдаров.
01.09.2019 - 18:04: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution