Миктомагнетизм

Миктомагнети́зм (кла́стерное стекло́) (от др.-греч. μεικτός, смешанный, и др.-греч. Μαγνῆτις λίθος, камень из Магнесии) — магнитное состояние неупорядоченных твёрдых растворов, обусловленное случайными конкурирующими обменными знакопеременными взаимодействиями между локализованными магнитными моментами объёмов вещества и неоднородностями распределения концентрации компонентов раствора.

Физические основы

Файл:Миктомагнетизм.svg

Рис. 1. Миктомагнетизм. Серым выделен кластер

Кластерные стёкла отличаются от спиновых стёкол. Типичными представителями миктомагнетиков являются концентрированные растворы $3d$-переходных металлов (например, ${\ce {Co}}$, ${\ce {Mn}}$, ${\ce {Fe}}$, ${\ce {Cr}}$) в веществах-матрицах из благородных металлов (${\ce {Ag}}$, ${\ce {Au}}$) и меди (${\ce {Cu}}$), содержащих включения из химических кластеров этих же магнитных атомов. Миктомагнетики можно рассматривать как системы, состоящие из вещества-матрицы с включениями из химических кластеров тех же атомов (см. рисунок 1). Ситуация, показанная на рисунке 1, характерна для кристаллических ${\ce {Fe2Al}}$, ${\ce {AuFe}}$ и аморфного соединения ${\ce {La_{90-x}Cd_{x}Au_{20}}}$, где $x\thickapprox 30-50$.

Определение миктомагнетизма часто связывают с температурой замораживания $T_{c}$, ниже которой возникают локальные корреляции магнитных ионов или многоионные кластеры (как на рисунке 1), внедрённые в диамагнитную матрицу. Такое состояние спинового стекла называют миктомагнетизмом, а само стекло — кластерным. Группы магнитных ионов взаимодействуют друг с другом посредством РККИ-взаимодействия (взаимодействие Рудемана — Киттеля —Касуя — Иосиды), осуществляемое через коллективизированные электроны проводимости. Ниже температуры $T_{c}$ происходит кооперативное замораживание моментов ионных магнитных кластеров. Впервые такое поведение было обнаружено Вольфартом у горных пород с магнитными включениями.

Характерными особенностями миктомагнетиков являются:

• Наличие излома на кривой зависимости динамической магнитной восприимчивости от температуры при некоторой температуре $T_{c}$, а также статической восприимчивости в магнитных полях сверхмалой напряжённости; значение температуры замораживания зависит от частоты внешнего магнитного поля;
• Отсутствие дальнего порядка ниже температуры замораживания, как ферромагнитного, так и антиферромагнитного, геликоидального и др.;
• Плавный характер зависимости теплоёмкости вблизи температуры замораживания $T_{c}$;
• Зависимость магнитных свойств кластерных стёкол от термической обработки, в том числе и от высокотемпературной — отжига, прокатки, и др.;
• Наличие остаточной намагниченности ниже температуры замораживания после выключения внешнего магнитного поля.

Выше температуры замораживания $T_{c}$ миктомагнетики проявляют свойства суперпарамагнетизма, причём величина магнитных моментов отдельных магнитных ионных кластеров может находится в пределах от 20 до 20 000 магнетонов Бора.

Файл:Взаимосвязь между разновидностями магнетизма (по К. М. Хёрду) Миктомагнетизм.svg

Рис. 2. Взаимосвязь между разновидностями магнетизма (по К. М. Хёрду).

На рисунке 2 показана взаимосвязь разновидностей магнетизма согласно классификации К. М. Хёрда.

Миктомагнетики применяются в технике, медицине, системах автоматического управления, магнитных покрытиях, компонентах, устройствах и методах неразрушающего контроля.

Литература

• Бозорт Р. М. Ферромагнетизм. — Москва : Изд. иностранной литературы, 1956.
• Mattis D. С. The theory of magnetism. — Berlin: Springer-Verlag, 1981.
• Хёрд К. М. Многообразие видов магнитного упорядочения в твёрдых телах. // Успехи физических наук, 1984, Т. 142, № 2, C. 331—355.
• Вонсовский С. В. Магнетизм. — Москва : Наука, 1984.
• Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы : учебник для вузов. — Москва : Высшая школа, 1986.
• Зайкова В. А., Старцева И. Е., Филиппов Б. Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. — Москва : Наука, 1992.

Ссылки

• [Pletnyov_S._V. Магнитное поле: Свойства и применение]

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Миктомагнетизм», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Миктомагнетизм» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».