Спиновые стёкла

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Спиновые стёкла — разбавленные магнитные сплавы (например, CuMn, AgMn или AuFe), то есть немагнитные материалы с включением магнитных примесей с относительной концентрацией магнитных ионов от 10−3 до 10−1. Между магнитными ионами существует дальнодействующее РККИ-обменное взаимодействие посредством электронов проводимости. Экспериментально изучались с 1960х годов, в качестве важной работы часто цитируют Cannella, Mydosh, 1972.

Спиновые стёкла рассматриваются как состояние магнитной системы с случайным распределением спин-спиновых взаимодействий. В системе отсутствует дальний порядок, причем беспорядок в системе замороженный, то есть не меняется со временем. Энергия обменного взаимодействия осциллирует, меняя знак, в зависимости от расстояния между атомами, поэтому в спиновых стёклах конкурируют ферромагнитные и антиферромагнитные взаимодействия, распределённые случайным (но постоянным во времени) образом благодаря случайному расположению магнитных атомов.

Свойства[править | править вики-текст]

Спиновые стёкла отличаются от других магнетиков рядом свойств:

  • зависимость магнитной восприимчивости от температуры претерпевает резкий излом (англ. cusp) при критическом значении температуры T_c, T_c возрастает с увеличением концентрации магнитных примесей и уменьшается с ростом частоты приложенного магнитного поля (снижение критической температуры наблюдается даже для очень медленного изменения магнитного поля, вплоть до минут). Само магнитное поле размывает излом. Такое поведение говорит о том, что равновесие в спиновых стёклах устанавливается медленно;
  • спиновые стёкла демонстрируют магнитную вязкость, то есть зависимость магнитного момента от времени при температурах ниже T_c;
  • магнитная часть теплоёмкости зависит от температуры линейно в области низких температур, а в точке T_c наблюдается плавный максимум теплоёмкости. Это говорит о сильной вырождённости основного состояния спиновых стёкол.

Фрустрации[править | править вики-текст]

Параметр порядка Эдвардса-Андерсона[править | править вики-текст]

Спиновые стёкла отличает возможность фазового перехода, связанного с локальным замораживанием спинов[1]. Для описания такого фазового перехода можно ввести случайную величину {\mathbf m}_i=\langle{\mathbf s}_i\rangle_T, где {\mathbf s}_i — спин i-го узла, \langle\dots\rangle_T — термодинамическое усреднение по Гиббсу. Величина q=\langle m^2_i\rangle_c, определяющая средний квадрат намагниченности (где \langle\dots\rangle_c — усреднение по конфигурациям), называется параметром порядка Эдвардса — Андерсона.

В ненулевом внешнем магнитном поле h_0 параметр Эдвардса — Андерсона связан[2] с точкой фазового перехода T_f как q=h_0^2/(T^2-T_f^2).

Нарушение эргодичности[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. S. F. Edwards, P. W. Anderson, Short-Range Ising Model of Spin Glasses, J. Phys. F, 1975, Vol.5, pp. 965—974.
  2. Гинзбург С.Л. Необратимые явления в спиновых стёклах. — М.: Наука, 1989. — 152 с. ISBN 5-02-014156-9.

Литература[править | править вики-текст]

  • V. Сannella, J. Mydosh, Magnetic Ordering in Gold-Iron Alloys, Phys. Rev., 1972, v.6, pp. 4220-4237
  • D. Sherrington, S. Kirkpatrick, Solvable Model of a Spin-Glass, Phys. Rev. Lett. 35, 1975, pp. 1792-1796
  • M. J. Stephen, Lectures on Disordered Systems / в F. J. W. Hahne (ed.), Critical Phenomena, Springer-Verlag, 1983. ISBN 3-540-12675-9
  • M. Mézard, G. Parisi, M. A. Virasoro, Spin glass theory and beyond, World Scientific Publishing, 1987. ISBN 9971-5-0115-5
  • Г. А. Петраковский, Спиновые стекла, Соросовский образовательный журнал, т. 7, №9, 2001