МИКТОМАГНЕТИЗМ

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 элементов в 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 темп-ре (т. и. темп - резамораживания) излома на кривой зависимости динамич. магн. восприимчивости от темп-ры (рис. 1) или статич. восприимчивости в предельно малых магн. полях, причем положение T_f для дниамич. восприимчивости зависит от частоты приложенного перем. маги. поля. Существование различающихся по размеру магн. кластеров приводит к "размытию" темп-ры ; б) отсутствие у всей системы дальнего ферромагн. порядка ниже (при охлаждении от высоких темп-р 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 темп-ры. Это проявляется, напр., в отсутствие спонтанной намагниченности в случае охлаждения образца от высоких темп-р (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 ниже после 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 выше так 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), наxoдящимся в "замороженном" состоянии при низких темп-рах.

Лит.:1) Коuvеl J. S., The ferromagnetic - antiferro-magnetic properties of copper-manganese and silver- manganese alloys, "Phys. and Chem. Solids", 1961, v. 21, № 1/2, p. 57; 2) Весk P. A., Some recent results on magnetism in alloys, "Metall. Trans.", 1971, v. 2, № 8, p. 2015; 3) Весk P. А., Comments on mictomagnetism, "J. Less-Common. Met.", 1972, v. 28, Ni1, p. 193; 4) Mуdоsh J. А., Spin glasses and micto-magnets, в кн.: Magnetism and magnetic materials. 1974, N. Y., 1975, p. 131; 5) Tustisоn R. W., Effect of plastic deformation of mictomagnetism in C₇₅ Mn₂₅, "Solid State Communs", 1976, v. 19, № 11, p. 1075; 6) Beck P. A., Properties of mictomagnets (spin glasses), "Progr. Mater. Sci.", 1978, v. 23, № 1, p. 1; 7) Fischer K. H., Spin glasses (2), "Phys. Stat. Sol. (B)", 1985 v. 130, № 1, p. 13. M. В. Медведев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.