СТОНЕРА МОДЕЛЬ


СТОНЕРА МОДЕЛЬ
СТОНЕРА МОДЕЛЬ

- простейшая модель, описывающая возникновениеферромагн. упорядочения в переходных металлах, их сплавах и соединенияхв рамках зонного магнетизма. С. м. представляет систему коллективизиров. <электронов металлич. магнетика в виде идеального газа блоховских электронов (предполагается, <что стационарные состояния этих систем совпадают). Эфф. гамильтониан этой системы 8071-48.jpg8071-49.jpg, где 8071-50.jpg- энергия электрона в одно-частичном приближении,8071-51.jpg(8071-52.jpg- (операторрождения (уничтожения) электрона с импульсом k, значения 8071-53.jpgсоответствуют направлениям магн. момента вдоль (+) и против (-) намагниченности(ось Oz). В отличие от немагн. металлов, энергия учитывает межэлектронноеобменное взаимодействие 8071-54.jpgи в С. м. записывается в виде [1-3]:
8071-55.jpg

Здесь t(k) - закон дисперсии невзаимодействующих электронов. <Расщепление зоны электронов определяется величиной 8071-56.jpg (рис.), Н - напряжённость магн. поля,8071-57.jpg- относит. намагниченность, М(Н, Т) - намагниченность системы, содержащей . атомов и п коллективизиров. электронов на каждый атом,8071-62.jpg- магнетон Бора,8071-63.jpg- энергетич. параметр взаимодействия, U- параметр обменного взаимодействиямежду электронами с противоположно направленными спинами.
8071-58.jpg

Обменное расщепление подзон с направлением магнитного момента вдоль(+) и против (-) намагниченности: и - парамагнетизм; б - раздвижка подзон, <возникшая из-за обменного взаимодействия (случай слабого зонного магнетизма).В результате верхний уровень подзоны (-) оказался выше первоначальногозначения ц на величину 8071-59.jpg,а верхний уровень подзоны (+) - ниже на 8071-60.jpgПри установлении равновесного состояния из подзоны (-) в подзону (+) перейдётоколо 8071-61.jpgэлектронов на атом; в - равновесное состояние в случае слабого зонногомагнетизма; г - равновесное состояние в случае сильного зонного магнетизма.

В рамках С. м. феноменологич. описание обменного взаимодействия электроновс противоположно направленными спинами может быть учтено с помощью введенияаналога молекулярного поля Вейса, определяемого величиной 8071-64.jpg,не зависящей от импульса электрона fe. Вклад от взаимодействия электроновс параллельными спинами не зависит от k и 8071-65.jpgи может быть учтён сдвигом начала отсчёта энергии на пост. величину. ВС. м. энергия межэлектронного взаимодействия зависит только от z-компонентыполного спина, что делает модель неинвариантной относительно вращений. <В рамках микроскопич. описания С. м. можно рассматривать как среднегополя приближение для Хаббарда модели.

Полное число коллективизиров. электронов nN и намагниченность 8071-66.jpgв С. м. определяются самосогласованно:
8071-67.jpg

где ф-ция Ферми - Дирака
8071-68.jpg

Здесь 8071-69.jpg- плотность электронных состояний,8071-70.jpg -энергия,8071-71.jpg -хим. потенциал. Для упрощения расчётов 8071-72.jpgобычно аппроксимируется простой ф-цией, не зависящей от темп-ры и концентрацииэлектронов [2-4]. В зависимости от заполненности подзон с противоположныминаправлениями магн. моментов электронов различают сильный и слабый зонныймагнетизм (рис.). В случае слабого зонного ферромагнетизма спонтанная намагниченностьмала и, воспользовавшись разложением входящих в выражения (3) и (4) ф-цийв ряд по степеням малых параметров 8071-73.jpg (здесь 8071-74.jpg- ферми-энергия, при T= 0 хим. потенциал 8071-75.jpg), легко можно получить значение темп-ры Кюри Т C (см. Кюриточка), определяемой в С. м. как темп-pa, при к-рой дифференц. магн. <восприимчивость в нулевом внеш. поле испытывает расходимость. При Т= 0 ферромагн. состояние будет существовать только тогда, когда выполняется Стонера критерий ферромагнетизма:8071-76.jpg. В этом случае легко рассчитывается температурная зависимость магн. <восприимчивости и спонтанной намагниченности М(Т), к-рая вблизи Т с даёт критич. показатель 8071-77.jpg,совпадающий с результатами Ландау теории фазовых переходов 2-города. Полученные в рамках этого разложения графики зависимости М 2 от М/Н (графики Аррота - Белова - Нокса) представляют собой прямыелинии, причём при Т = Т C прямая проходит через началокоординат. Предсказанная моделью зависимость М(Т )была впервые полученаэкспериментально для ферромагнетика ZrZn2, что послужило аргументомв пользу существования ферромагнетиков с коллективизиров. носителями магн. <момента.

С. м. достаточно хорошо аппроксимирует свойства осн. состояния зонныхмагнетиков. В отличие от Гейзенберга модели, С. м. позволяет получитьдробные значения магн. моментов (в единицах hB на атом),наблюдаемые в Fe, Ni, Co. Однако при конечных темп-pax в С. м. обнаруживаетсямного несоответствий с результатами эксперим. исследований зонных магнетиков. <Значения Т C, рассчитанные для металлов группы Fe, оказываютсясильно завышенными. Экспериментально не подтверждается тот факт, что обменноерасщепление зоны пропорционально намагниченности (2). Существ. недостаткоммодели является то, что при Т Т C магн. восприимчивостьне подчиняется Кюри - Вейса закону. С. м. также не может объяснить антиферромагнетизм, металлов группы Fe, таких, как Мп, Сг. Наблюдаемые при <<Т> Т C спин-флуктуац. возбуждения также, естественно, не воспроизводятся вэтой простой модели, но могут быть объяснены в спин-флуктуац. теории магнетизма[6] (см. Спиновые флуктуации).

Лит.:1) S t о n е r Е. G., Collective electron ferromagnetism,«Proc. Roy. Soc.», 1938, v. A165, p. 372; 2) Wо1farth E. P., The theoreticaland experimental status of the collective electron theory of ferromagnetism,«Rev. Mod. Phys.», 1953, v. 25, p. 211; 3) Magnetism, v. 4, ed. by G. T.Rado, H. Suhl, N. Y.- L., 1966; 4) Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971;5) Уайт Р., Квантовая теория магнетизма, пер. с англ., 2 изд., М., 1985;6) М о р и я Т., Спиновые флуктуации в магнетиках с коллективизированнымиэлектронами, пер. с англ., М., 1988. А. В. Ведяев, А. Б. Грановский, <О. А. Котельникова.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "СТОНЕРА МОДЕЛЬ" в других словарях:

  • СТОНЕРА КРИТЕРИЙ ФЕРРОМАГНЕТИЗМА — условие возникновения ферромагн …   Физическая энциклопедия

  • модель Стонера-Вольфарта — Квантомеханическая модель магнетизма металлов, описывающая упорядочение спинов электронов проводимости в результате обменного взаимодействия между ними …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПОЛЕ — эффективное магн. поле H* в магнетике, создаваемое магнитными моментами намагниченного вещества: (M намагниченность вещества, l постоянная M. п.). Соотношение (1) было введено П. Э. Вейсом (P. E. Weiss, 1907) в его теории магнетизма (… …   Физическая энциклопедия

  • Kinights SR-25 —         Knight s Armament SR 25 (USA) Калибр: 7.62x51mm NATO (.308 Win) Механика: полуавтоматическая газоотводная, запирание поворотом затвора Длина: 1118mm Ствол: модель Match Rifle 610mm, (также модели LwMatch и Sporter 508mm, Carbine 406mm )… …   Энциклопедия стрелкового оружия

  • СПИНОВЫЕ ФЛУКТУАЦИИ — отклонения локального значения спиновойплотности от её ср. значения. В случае некоррелированных С. ф. их вкладв термодинамич. свойства пропорц. N1/2 (где N число частиц в системе) и исчезает в термодинамическом пределе. Возбуждения спиновой… …   Физическая энциклопедия

  • ЗОННЫЙ МАГНЕТИЗМ — магнетизм металлов и сплавов, интерпретируемый в рамках моделей, основанных на зонной теории. Типичные представители зонных магнетиков (ЗМ) переходные металлы Fe, Co, Ni, Сr, Мn, их сплавы и соединения …   Физическая энциклопедия

  • МАГНЕТИЗМ — 1) особая форма вз ствия между электрич. токами, между токами и магнитами (т. е. телами с магнитным моментом) и между магнитами; 2) раздел физики, изучающий это взаимодействие и св ва в в (магнетиков), в к рых оно проявляется. Основные проявления …   Физическая энциклопедия

  • Наиболее распространенные патроны для винтовок и автоматов —         СОВРЕМЕННЫЕ ВИНТОВОЧНЫЕ И АВТОМАТНЫЕ ПАТРОНЫ. ВЫБОР ПАТРОНА.         Настоящая статья является в первую очередь обзором некоторых существующих боеприпасов, а не пособием по выбору патронов для вашей охоты, однако я, тем не менее, хочу… …   Энциклопедия стрелкового оружия

  • M16 (автоматическая винтовка) — M16 Сверху вниз: M16A1, M16A2, M4, M16A4 Тип: Автоматическая винтовка …   Википедия

  • Де Бройль, Луи — В Википедии есть статьи о других людях с фамилией Бройль. Луи де Бройль фр. Louis de Broglie …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.