Миктомагнетизм (магнетизм кластерных стёкол) - совокупность магн. свойств нек-рых неупорядоченных твёрдых растворов (в определ. концентрац. интервалах), обусловленная наличием случайных конкурирующих (знакопеременных) обменных взаимодействий между локализованными магн. моментами и неоднородностью распределения концентрации компонентов раствора (различиями в ближнем порядке атомов).
Типичными представителями миктомагнетиков (MM) являются концентриров. растворы Зd-переходных элементовв
матрицах благородных металлов
и меди, содержащих включения хим. кластеров этих же магн. атомов.
Рис. 1. Температурная зависимость динамической
магнитной восприимчивости сплава
Cu76Mn25 (в произвольных
единицах), измеренная в переменном поле с частотой 200 Гц и среднеквадратичным
значением напряжённости 2,3 Э, для состаренного при длительном низкотемпературном
отжиге (A), закалённого (Q) и пластически деформированного (CW) образцов
[5].
MM присущи след. магн. свойства: а) появление
при нск-рой температуре (т.
и. темп - резамораживания) излома на кривой зависимости динамич. магн. восприимчивости
от температуры (рис. 1) или статич. восприимчивости в предельно малых магн. полях,
причем положение Tf для дниамич. восприимчивости зависит от
частоты приложенного перем. маги. поля. Существование различающихся по размеру
магн. кластеров приводит к "размытию" температуры
;
б) отсутствие у всей системы дальнего ферромагн. порядка ниже (при охлаждении
от высоких температур в отсутствие
внеш. магн. ноля) и др. типов дальнего магн. порядка - антиферромагн., геликоидального
и т. д.; в) плавная температурная зависимость теплоёмкости вблизи
;
г) влияние термомагн. обработки, т. е. зависимость магн. свойств от взаимного
порядка включения внеш. магн. поля и изменения температуры. Это проявляется, напр.,
в отсутствие спонтанной намагниченности в случае охлаждения образца от высоких
температур (когда все магн. моменты ориентированы хаотично) до темн-р ниже
в нулевом магн. поле (кривая O на рис. 2) и возникновении остаточной
однонаправленной намагниченности в случае охлаждения образца в конечном магн.
поле (кривая 10 на рис. 2), в зависимости величины остаточной намагниченности
от времени и т. д.; д) сильная зависимость магн. свойств от режима металлургич.
обработки образца (прокатка, отжиг и т. п.).
Рис. 2. Зависимость намагниченности M от
магнитного поля для миктомагнитного сплава Cu-Mn (24,1 атомных % Mn) после охлаждения
от высоких температур до 1,8 К в нулевом магнитном поле (U) и во внешнем магнитном
поле 10 кЭ (10) [1].
Сочетание таких черт, как наличие остаточной
намагниченности нижепосле
выключения внеш. магн. ноля (что типично для ферромагнетиков) и появление излома
в магн. восприимчивости при определ. условиях (что типично для антиферромагнетиков),
послужило основанием для введения термина "миктомагнетизм", означающего
смешанный магнетизм.
При низких темп-pax и отсутствии внеш. магн. поля магн. структура MM представляет собой матрицу случайно расположенных по образцу и хаотически "замороженных" в разл. направлениях локализованных атомных магн. моментов (спиновое стекло), в к-рой размещены случайно ориентированные магн. кластеры с фер-ро- или антиферромагнитным порядком (рис. 3). Хао-тич. "замораживание" спинов в матрице возникает из-за того, что любой выделенный магн. момент взаимодействует с остальными магн. моментами с помощью дальнодействующего знакопеременного обмена и результа-тирующсе внутр. поле для данного спина будет случайным по величине и направлению. Однако отличие MM от разбавленных спиновых стёкол при достаточно низких темп-pax состоит в том, что элементарными носителями магнетизма в MM выступают не только магн. моменты индивидуальных атомов, но и магн. моменты кластеров как целых образований, потому что локали-зов. магн. моменты атомов внутри кластеров жёстко связаны между собой сильным близкодействующим обменным взаимодействием.
Рис. 3. Магнитная структура миктомагнетика
при 10 атомных % магнитных атомов (примерная
схема, кластеры выделены пунктирными линиями)
[4].
Существование ферромагн. кластеров в MM влияет
на их магп. свойства как вышетак
и ниже
Выше характеристики
маги, восприимчивости оказываются близкими к случаю суперпарамагнетизма, причём из анализа данных следует, что магн. моменты отд. кластеров составляют
от 20 до
(магнетонов
Бора) в зависимости от состава сплава и его получения. T. к. значение магн.
момента кластера входит квадратично в выражение для магн. восприимчивости, то
длит, низкотемпературный отжиг, усиливая ближний атомный порядок и увеличивая
размеры кластеров, ведёт к значит, увеличению восприимчивости вблизи
(кривая
А на рис. 1), тогда как пластич. деформация, уменьшая ближний атомный
порядок, снижает восприимчивость (кривая CW на рис. 1). Аналогично увеличение
или уменьшение магн. моментов ферромагн. кластеров в результате металлургич.
обработки приводит к соответствующему изменению величины остаточной намагниченности
при охлаждении образца во внеш. магн. поле. Влияние кластеров с антиферро-магн.
упорядочением сказывается слабее, и оно изучено недостаточно.
Пока ещё не установлено, является ли миктомагн. состояние термодинамически устойчивым в определ. температурном интервале. Принято считать, что M. присущ системам (твёрдым растворам, сплавам), находящимся в "замороженном" состоянии при низких температурах.
M. В. Медведев
|
![]() |