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  

Магнитная атомная структура

Магнитная атомная структура - упорядоченное пространств. расположение магн. атомов кристалла в сочетании с определённой ориентацией и величиной их магн. моментов (спинов)Si. Термин "М. а. с." применяется в модели магнетизма, рассматривающей локализованные магн. моменты (см. Гейзенберга модель ).Хотя формально в понятие М. а. с. включаются лишь магн. атомы (ионы) кристалла с 2562-34.jpg , но физически к М. а. с. следует причислять и немагн. атомы, т. к.: а) М. а. с. определяется взаимным расположением магн. и немагн. атомов; б) симметрия кристалла без учёта немагн. атомов может оказаться выше истинной, а тип М. а. с. связан с истинной симметрией; в) часто немагн. атомы принимают активное участие в формировании М. а. с., напр. за счёт косвенного обменного взаимодействия через немагн. атомы. Число конкретных типов М. а. с. в кристаллах очень велико, и часто эти типы довольно сложны [1, 2]. Главные типы М. а. с. изображены на рис. Исторически первыми были исследованы самые простые типы с коллинеарным расположением атомных магн. моментов: а - ферромагнитный (напр., в Fe), б - антиферромагнитный (напр., в МпО) и в - неелевский ферримагнитный (Fe3O4 и др.). Далее к ним добавились слабонеколлинеарные типы: г - слабый ферромагнетизм (пример - 2562-35.jpg ) и д - слабонекол-линеарный многоподрешёточный антиферромагнетизм (Сr2О3 и др.). В кристаллах с неск. сортами магн. атомов могут существовать М. а. с. с коллинеарным расположением спинов для одного сорта атомов и с неколлинеарным - для другого (Dy3Fe5O12 и др.).

2562-36.jpg

Случай е иллюстрирует пример сильнонеколлинеарной М. а. с. с четырьмя подрешётками магнитными (пример - UO2).

Важнейшей характеристикой М. а. с. является магн. пространств. периодичность и её соотношение с периодом кристаллич. решётки. Как показывает эксперимент, в кристаллах чаще всего устанавливаются М. а. с., в к-рых существует довольно простая закономерность изменения спинов атомов при переходе от одной примитивной ячейки исходного (парамагнитного) кристалла к другой. Если спин Sni любого атома с номером i в n-й ячейке выражается через соответственный спин S0i атома i нулевой (исходной) ячейки посредством соотношения

2562-37.jpg

(tn - вектор трансляции из нулевой ячейки в n-ю), то говорят, что М. а. с. имеет волновой вектор (BB)k. В более общем случае М. а. с. характеризуется не одним, а неск. ВВ, но обычно принадлежащими одной и той же звезде ВВ 2562-38.jpg [Звездой 2562-39.jpg наз. совокупность неэквивалентных лучей, получаемых из данного ВВ (луча) 2562-40.jpg действием всех элементов симметрии h точечной группы кристалла.] Тогда:

2562-41.jpg

где kL=hLk, hL - элементы симметрии, порождающие неэквивалентные лучи kL.

Особое место среди типов М. а. с. занимают структуры со сравнительно простыми ВВ, соответствующими симметричным точкам Бриллюэна зоны кристалла, напр.2562-42.jpg ,2562-43.jpg2562-44.jpg2562-45.jpg

где Ь1, Ь2, Ь3 - основные векторы обратной решётки. В этих случаях магн. атомы с параллельными спинами оказываются расположенными либо на расстояниях, равных периоду кристаллической решётки (тогда магн. периодичность совпадает с кристаллической и k=0), либо на расстояниях, кратных такому периоду (тогда магн. ячейка увеличена по сравнению с кристаллической вдвое, вчетверо и т. д.). Представленные на рис. типы М. а. с. а-е обладают небольшой магн. ячейкой. Их М. а. с. можно представить в виде совокупности небольшого числа магн. подрешёток.

В последующем были экспериментально открыты (в редкоземельных металлах и ряде др. кристаллов) и теоретически исследованы более сложные типы М. а. с., напр. типы ж - и (рис.). Их наз. винтовыми или модулированными (употребляются также термины: спиральные, геликоидальные, длиннопериодические, несоизмеримые): SS (простая спираль, примеры - Ег, VF2), FS (ферромагнитная спираль, FeCr204) и 2562-46.jpg (сложная спираль, ТЬМn2).

В случае винтовых М. а. с. при продвижении по кристаллу вдоль нек-рого направления, задаваемого ВВ k (вектором распространения), изменение спина каждого последующего магн. атома но сравнению с предыдущим определяется операцией поворота 2562-47.jpg , где 2562-48.jpg - единичный вектор вдоль оси вращения, j - угол поворота. Вектор 2562-49.jpg часто наз. вектором спирали. При этом спин атома, взятого за исходный, может быть направлен по-разному: 2562-50.jpg, 2562-51.jpg, а также косо по отношению к 2562-52.jpg. Различаться может и взаимная ориентация векторов 2562-53.jpg и2562-54.jpg. Угол ф характеризует длину волны спирали2562-55.jpg, а она, в свою очередь, связана с модулем2562-56.jpg =2562-57.jpg. Чаще всего у винтовых М. а. с. длина ВВ k много меньше длины векторов обратной решётки, а 2562-58.jpg, соответственно, велика по сравнению с периодами кристалла. Поэтому их наз. также длиннопериодическими. Такие М. а. с. можно рассматривать как модуляцию структур с k - О; отсюда ещё одно их название - модулированные М. а. с. В общем случае следует говорить о модуляции М. а. с. с нек-рым ненулевым ВВ k0, тогда2562-59.jpg

Для длиннопериодич. М. а. с. угол 2562-60.jpg, а значит и длина волны2562-61.jpg (период структуры), зависит от температуры и др. внеш. факторов и может в связи с этим иметь определ. диапазон значений, в т. ч. значения, несоизмеримые с периодами кристалла. Такие М. а. с. наз. несоизмеримыми.

Особую группу М. а. с. составляют т. н. полуупорядоченные типы (рис., к - м): LSW (продольная спиновая волна, Er), TSW (поперечная спиновая волна, TbZn2) и SW (промежуточный случай, Nd). Длина спинов в рассматриваемом случае модулирована вдоль ВВ k по простому закону, напр. по синусоидальному. Поскольку значение атомного спина S, предполагается неизменным для каждого идентичного магн. атома (оно обусловлено гораздо более сильными внутриатомными взаимодействиями), то возможной причиной существования таких М. а. с. считают неупорядоченность нек-рых проекций атомных спинов. Напр., структуру LSW можно получить из 2562-62.jpg , если в ней считать неупорядоченными перпендикулярные к направлению k проекции атомных спиной. Вещества, у к-рых М. а. с. характеризуются не одним, а несколькими ВВ k [см. (2)], наз. магнетиками с мульти-k-структурой (примеры - СеА12, UO2, Nd).

Подавляющее большинство сведений о М. а. с. кристаллов получены с помощью магнитной нейтронографии. Задача расшифровки магн. нейтронограмм является фактически вариац. задачей с многими неременными: задаётся стартовая пробная модель М. а. с., по ней рассчитываются профили магн. рефлексов (брэгговских пиков интенсивности) в дифракц. картине, а затем эта теоретич. картина сравнивается с экспериментальной. При их несовпадении пробную модель варьируют до наиболее хорошего совпадения. Близость интенсивностей Iрасч и Iэксп характеризуют одним т. н. R-фактором - нормированной суммой квадратов отклонений 2562-63.jpg по всем пикам. Численные значения R-факторов для многих М. а. с. довольно велики. Существует немало примеров, когда неск. разных моделей М. а. с. с несильно отличающимися R-факторами удовлетворяют одной и той же эксперим. нейтронограмме, так что идентификация М. а. с. часто затруднена. Трудности существуют также и при определении векторов k структуры, поскольку различение мульти-k- и l-k-структур часто вуалируется имеющейся в образцах магнитной доменной структурой, а последняя для антиферромагнетиков изучена весьма слабо. В ряде случаев для уточнения модели М. а. с. используют и др., недифракционные методы, напр. Мёссбауэра эффект ,ферро- и антиферромагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс ,измерения кривых намагничивания в разных направлениях, температурные зависимости намагниченности, рентгеновские измерения, дилатометрич. измерения и измерения под давлением.

Большую роль при изучении М. а. с. кристаллов играют теоретич. методы, напр. феноменология, теория М. а. с., рассматривающая симметрию кристалла и его конкретную структуру [3]. Привлечение математич. аппарата теории неприводимых представлений пространств. групп (см. Симметрия кристаллов )и использование идей теории фазовых переходов позволило решать задачи о перечислении типов М. а. с., возможных в данном кристалле. Это значительно облегчает отбор пробных моделей М. а. с. для расшифровки нейтронограмм |4]. Кроме того, существенно ускорило расшифровку широкое использование для этой цели ЭВМ. Количество магнетиков, структура к-рых определена методом магн. нейтронографии, составляет неск. тысяч.

В большинстве магнетиков, обладающих М. а. с., за взаимную ориентацию атомных спинов ответственно изотропное обменное взаимодействие (см. Обменное взаимодействие в магнетизме), тогда как за привязку М. а. с. к осям кристалла и за её небольшие искажения ответственны более слабые релятивистские взаимодействия, напр. Дзялошинского взаимодействие. Поэтому задача об определении типа М. а. с. часто ставится и решается именно в таком обменном приближении, в связи с чем существует самостоят. понятие обменной М. а. с.

Совр. задачей теории является анализ микроскопич. взаимодействий, ответственных за тот или иной тип М. а. с. Для простых коллинеарных типов (а - в на рис.) основным является обменное взаимодействие, описываемое гамильтонианом гейзенберговского вида - J1(SiSj), где J1 - обменный интеграл для ближайших атомов-соседей; при этом в зависимости от знака J1 реализуется параллельная или антипараллельная М. а. с. Такое обменное взаимодействие в зависимости от типа кристаллов может быть как прямым, так и косвенным (сверхобмен). Напр., в переходных 4f-металлах (от Се до Lu) самым сильным является косвенный обмен через электроны проводимости, а в соединениях - через немагн. атомы. В создании слабонеколлинеарных М. а. с. (типов г и д на рис.) важную роль играет антисимметричный обмен Дзялошинского - Мория D [Si Sj] или его спин-орбитальные аналоги2562-64.jpg (спин - своя орбита) и 2562-65.jpg (спин - чужая орбита), а также механизм одноионной анизотропии (см. Магнитная анизотропия)и магн. диполь-диполъного взаимодействия. Для реализации винтовых М. а. с. (спиралей типов ж - и)определяющей может быть борьба конкурирующих обменных взаимодействий с ближайшими соседями и со следующими за ближайшими атомами: 2562-66.jpg и 2562-67.jpg; при этом угол спирали j определяется выражениями вида 2562-68.jpg, а спираль наз. обменной. Существуют и обменно-релятивистские механизмы образования спиралей. Наконец, для полуупорядоченных М. а. с. (типов к - м на рис.) микроскопич. механизмы ещё не выявлены.

В металлич. бинарных сплавах, содержащих компоненты А и В, при создании М. а. с. конкурируют три обменных интеграла: JAA, JBB и JAB. Если JAA>0, 2562-69.jpg , 2562-70.jpg , что характерно для т. н. сплавов со смешанным обменным взаимодействием, то в них наряду с простыми ферро- и антиферромагн. М. а. с. в нек-рой области составов (концентраций А и В)реализуются чрезвычайно сложные неколлинеарные структуры с неограниченным числом магн. подрешёток.

Менее разработаны представления о М. а. с. в магнетиках, в к-рых преобладает магнетизм коллективизированных электронов (для них осн. понятиями, характеризующими М. а. с., являются волны зарядовой и спиновой плотности, их ВВ и векторы поляризации).

Литература по магнитной атомной структуре

  1. Magnetic structures. Determined by neutron diffraction, Warsz.-Krakow, 1976;
  2. Cox D. E., Table of antiferromagnetic materials siudied by neutron diffraction. Rep. of Brookhaven National Laboratory, M 13822, 1972;
  3. Туров E. А., Физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов, М., 1963;
  4. Изюмов Ю. А., Найш В. Е., Озеров Р. II., Нейтронография магнетиков, М., 1981.
к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что, когда некоторые исследователи, пытающиеся примирить релятивизм и эфирную физику, говорят, например, о том, что космос состоит на 70% из "физического вакуума", а на 30% - из вещества и поля, то они впадают в фундаментальное логическое противоречие. Это противоречие заключается в следующем.

Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 03.12.2019 - 22:04: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
03.12.2019 - 11:12: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
30.11.2019 - 19:55: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
30.11.2019 - 18:13: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.11.2019 - 08:14: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:31: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:30: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:27: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> ПРОБЛЕМА ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА - Карим_Хайдаров.
23.11.2019 - 12:17: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
19.11.2019 - 09:07: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
18.11.2019 - 19:10: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution