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

Взаимодействие Сула - Накамуры

Взаимодействие Сула - Накамуры - косвенное обменное взаимодействие между ядерными спинами в магнитоупорядоченных магнетиках, осуществляемое через спины электронов незаполненных внутр. оболочек магн. атомов (ионов). Для ферромагнетиков было впервые рассмотрено X. Сулом [1], для антиферромагнетиков - А. Накамурой [2 ]. Механизм такого взаимодействия обусловлен тем, что в результате сверхтонкого взаимодействия ядерный спин вызывает поляризацию поперечной компоненты суммарного спина незаполненной внутр. электронной оболочки атома S, к-рую посредством сверхтонкого взаимодействия "чувствует" другой ядерный спин. При низких темп-pax Сула - Накамуры взаимодействие можно рассматривать как обмен спиновыми волнами между ядрами разл. атомов (испускание электронной спиновой волны одним ядром и её поглощение другим ядром). Гамильтониан косвенного Сула - Накамуры взаимодействия для ферромагнетиков может быть записан в виде [3,4]:

где

-параметр косвенного взаимодействия, зависящий от расстояния R_f - R_g между ядерными спинами I_f и I_g; w_k - энергия спиновой волны с квазиимпульсом k; N-число атомов; А-постоянная сверхтонкого взаимодействия; , где I^x_f и I^y_f - поперечные компоненты ядерного спина. Наряду с взаимодействием (1) в магнетиках имеется и взаимодействие между продольными компонентами ядерных спинов I^z_f. Однако при темп-pax, не очень близких к температуре фазового перехода (температуре Кюри для ферромагнетиков и температуре Нееля для антиферромагнетиков), такое взаимодействие существенно слабее взаимодействия (1). Сула - Накамуры взаимодействие (1) зависит от направления оси z (оси ферро- или антиферромагнетизма) и, следовательно, анизотропно. Эта особенность отличает его от изотропного косвенного обменного взаимодействия между ядерными спинами, осуществляемого через электроны проводимости (подобно РККИ-обменному взаимодействию). Т. к. взаимодействие (1) обладает достаточно большим радиусом [3 ], то благодаря ему появляется корреляция в движении ядерных спинов и может появиться упорядочение ядерных спинов, т. н. ядерные спиновые волны.

Сула - Накамуры взаимодействие даёт вклад в ширину линии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и влияет на поперечную релаксацию системы ядерных спинов (см. Релаксация магнитная ).В теории ЯМР взаимодействие между ядерными спинами можно учесть, воспользовавшись методом моментов [5]. Учёт взаимодействия (1) приводит к отличному от нуля второму моменту линии ЯМР для ферро- и антиферромагнетиков и даёт вклад в ширину линии ЯМР. При достаточно большой концентрации магнитоактивных ядер этот механизм уширения может быть основным.

Корреляция в движении ядерных спинов приводит к сдвигу частоты ЯМР, пропорциональному ср. ядерной намагниченности. Величина этого сдвига растёт с понижением температуры как Т_яд^-1, где Т_яд - темп-pa системы ядерных спинов [6].

Эксперим. наблюдение ядерных спиновых волн впервые было проведено для слабоанизотропного кубич. антиферромагнетика RbMnF₃ [7]. Наблюдался также и обратный эффект сдвига частоты электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), обусловленный пропорциональным ср. ядерной намагниченности эффективным полем, действующим на электронные спины со стороны ядерных [8 ]. Указанные низкотемпературные сдвиги частот особенно существенны в антиферромагнетиках с анизотропией типа "лёгкая плоскость" (MnCO₃, CrMnF₃), а также в кубич. слабоанизотропных антиферромагнетиках (RbMnF₃, KMnF₃). В них при темп-pax вблизи 1 К наблюдается очень сильная связь колебаний ядерных и электронных спинов, что приводит к необходимости рассматривать единые колебания электронно-ядерной системы в целом. Учёт таких колебаний позволяет объяснить ряд нелинейных эффектов, возникающих в ЯМР и ЭПР [8 ].

Литература по взаимодействию Сула - Накамуры

Suhl H., Effective nuclear spin interactions in ferromag-nets, "Phys. Rev.", 1958, v. 109, № 2, p. 606;
Nakamura A., Indirect coupling of nuclear spins in antiferromagnet with particular reference to MnF₂ at very low temperature, "Progr. Theor. Phys.", 1958, v. 20, № 2, p. 542;
Туров Е. А., Петров М. П., Ядерный магнитный резонанс в ферро- и антиферромагнетиках, М., 1969;
Куркин М. И., Туров Е. А., ЯМР в магнито-упорядоченных веществах и его применения, М., 1990;
Van Vleck J. H., The dipolar broadening of magnetic resonance lines in crystals, "Phys. Rev.", 1948, v. 74, № 8, p. 1168;
Gennes P. G. [a. o.], Nuclear magnetic resonance modes in magnetic material. I. Theory., "Phys. Rev.", 1963, v. 129, №3, р 1105;
Hinderks L. W., Richards P. M., Excitation of nuclear and electronic spin waves in RbMnF₂, "J. Appl. Phys.", 1968, v. 39, № 2, p. 824;
Heeger A. J. [a. o.], Double resonance and nuclear cooling in antiferromagnetic, "Phys. Rev. Lett.", 1961, v. 7, № 8, p. 307.

А. В. Ведяев, О. А. Котельникова

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

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира