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  

Слабый ферромагнетизм

Слабый ферромагнетизм - существование в антиферромагнетиках спонтанного ферромагн. момента (СФМ), величина к-рого мала по сравнению с намагниченностью подрешёток. С. ф. существует у большого числа антиферромагнетиков; наблюдался в природных кристаллах гематита8044-1.jpg задолго до того, как было открыто явление антиферромагнетизма [1]. Долгое время считалось, что наблюдаемый ферромагнетизм обусловлен примесями других, ферромагн. окислов железа, пока это явление не было обнаружено в химически чистых образцах NiF2 [2] (см. табл.), МnСО3 и СоСО3 [3]. После этого была построена термодинамич. теория С. ф. в антиферромагнетиках (И. Е. Дзялошинский, 1957, [4]).

8044-2.jpg

Рис. 1. Зависимость молярной намагниченности Ммол монокристалла МnСО3 от внешнего поля H, приложенного вдоль тригональной оси Oz (Mz) и перпендикулярно ей (Мху) при Т = 4,2К.

Вещества со С. ф. обнаруживают характерную магн. анизотропию. СФМ направлен либо вдоль одного выделенного кристаллографич. направления, либо в плоскости, перпендикулярной гл. оси тригональных или гексагональных кристаллов (базисная плоскость). Типичные кривые намагничивания показаны на рис. 1 на примере МnСO3. При любом направлении магн. поля Н в базисной плоскости ху возникает параллельная ему намагниченность Мху, к-рая зависит от H (начиная с полей ~1 кЭ) по закону:
8044-3.jpg

где8044-4.jpg - величина СФМ, - магн. восприимчивость в плоскости ху, HD - эфф.8044-5.jpg поле Дзялошинского. Если вектор H направлен перпендикулярно базисной плоскости (вдоль оси Oz), то
8044-6.jpg

Величина8044-7.jpg составляет небольшую долю от намагниченности подрешёток Мп (п - номер подрешётки). Температурная зависимость8044-8.jpg (Т)(рис. 2) аналогична Мп(Т), если в веществе при изменении Т не происходит перехода из одной антиферромагн. структуры (АС) в другую. Для температурной зависимости8044-9.jpg характерно наличие острого максимума в Нееля точке (Т = ТN)(рис. 3).

С. ф. возникает в тех антиферромагнетиках, группа магнитной симметрии к-рых допускает одновременно как антиферромагн., так и ферромагн. упорядочение. Найдены все пространств. и точечные группы магн. симметрии, допускающие существование С. ф. [5. 6].

8044-10.jpg

Рис. 2. Температурная зависимость а0 для СоСО3 (в единицах СГСМ на моль).
8044-11.jpg

Рис. 3. Температурная зависимость молярной магнитной восприимчивости для СоСО3.

Термодинамическая теория С. ф. основана на разложении термодинамич. потенциала Ф по компонентам векторов антиферромагнетизма L и намагниченности М, являющихся линейными комбинациями Мп (напр., в двухподрешёточном антиферромагнетике L = M1 - М2, М = M1 + М2). Это разложение должно быть инвариантным относительно всех преобразований симметрии пространственной группы кристалла. Многие группы допускают в разложении Ф существование членов вида8044-12.jpg . Их наличие приводит к тому, что при установлении антиферромагн. упорядочения с8044-13.jpg возникает СФМ Mk, величина к-рого может быть рассчитана из ур-ний, получающихся при минимизации Ф. В случае тригональных структур, обладающих пространственной группой8044-14.jpg,
8044-15.jpg

Коэффициенты при изотропных членах (А к В), обусловленные обменным взаимодействием, во много раз больше коэффициентов при анизотропных релятивистских членах (а, b, d). Коэф. В является осн. константой обменного взаимодействия, определяющей эффективное обменное магн. поле HЕ = BL/2. Минимизация (3) при заданном значении L2 даёт два решения:

1)8044-16.jpg (Lx = Ly = 0) и M = 0 - такой магн. структурой обладают FeCO3 и низкотемпературная модификация8044-17.jpg;

2)8044-18.jpg и Мх = (d/B)Ly, My = (d/B)Lx, Mz = 0. При этом возникает СФМ
8044-19.jpg

Этот СФМ мал ввиду малости отношения d/B. Такой магн. структурой обладают МnСO3, СоСО3, NiCO3 и высокотемпературная модификация8044-20.jpg . Если включить в потенциал член с магн. полем, то минимизация Ф приводит к ф-лам (1) и (2), в к-рых8044-21.jpg, а8044-22.jpg

Вектор8044-23.jpg перпендикулярен L. Поэтому в веществах со С. ф. векторы намагниченности подрешёток не направлены строго антипараллельно, а отклоняются на небольшой угол8044-24.jpg от оси антиферромагнетизма (рис. 4, а). В принципе возможен и продольный С. ф. благодаря различию величин векторов Мп строго антипараллельных подрешёток. Однако во всех известных случаях С. ф.8044-26.jpg . При перемагничивании вместе с8044-27.jpg должен менять знак и L, т. е. подрешётки должны поворачиваться на 180°.
8044-25.jpg

Рис. 4. Образование за счёт скоса векторов намагниченности подрешёток мп: а - слабого ферромагнетизма в двухподрешёточном антиферромагнетике; б - антиферромагнитной структуры с четырьмя скрещенными подрешётками.

Слагаемое8044-28.jpg из (3) описывает Дзялошинского взаимодействие ,такого вида члены встречаются в ряде пространственных групп тригональных, тетрагональных и гексагональных сингоний. В нек-рых группах тетрагональных сингоний С. ф. описывается членом вида8044-29.jpg, а в ромбич. сингониях - членом вида . В моноклинных сингониях подобная8044-30.jpg сумма содержит четыре члена. В большинстве групп гексагональной и кубической сингоний С. ф. описывается членами шестого и четвёртого порядка по8044-31.jpg[5].

Для антиферромагнетиков с четырьмя и более подрешётками существует неск. векторов L, описывающих разл. антиферромагн. структуры АС. Поэтому в выражение для потенциала Ф могут входить члены типа8044-32.jpg (р, q - номера АС), к-рые приводят к возникновению АС со скрещенными подрешётками, не обладающих С. ф. (рис. 4, б).

В микроскопической теории С. ф. рассматривают самый общий вид спинового гамильтониана, удовлетворяющий симметрии данного кристалла:
8044-33.jpg

Здесь8044-34.jpg - операторы компонент спинов магн. ионов, расположенных в узлах8044-35.jpg;8044-36.jpg- тензор, описывающий их взаимодействие;8044-37.jpg- константа одноионной анизотропии. Первый член содержит как обычную изотропную часть (i = k), к-рая описывает обменное взаимодействие, так и анизотропную часть8044-38.jpg . Последняя описывает анизотропию, обусловленную межионным взаимодействием, а также С. ф. Ответственная за С. ф. часть гамильтониана может быть представлена в виде8044-39.jpg . Вектор Дзялошинского8044-40.jpg соответствует константе а в разложении (3). В рассмотренных выше тригональных кристаллах8044-41.jpg направлен параллельно оси8044-42.jpg.

Второй член описывает одноионную анизотропию, и обычно коэф.8044-43.jpgне зависят от номера узла. Однако в нек-рых тетрагональных кристаллах оси симметрии в двух эквивалентных узлах элементарной ячейки повёрнуты на 90° и соответственно8044-44.jpg. В этом случае С. ф. обусловлен8044-45.jpg не анизотропным обменом, а одноионной анизотропией.

Фазовые переходы. В отличие от обычных антиферромагнетиков, в антиферромагнетиках со С. ф. при Т > TN магн. поле вызывает антиферромагн. упорядочение с вектором L, перпендикулярным приложенному полю. Подобно ферромагнетикам у антиферромагнетиков со С. ф. в магн. поле (параллельном С. ф. моменту) нет различия в магн. симметрии при темп-pax выше и ниже критической [9]. С этим обстоятельством связано возникновение показанного на рис. 3 пика магн. восприимчивости.

В кристаллах, у к-рых симметрия допускает существование С. ф., наблюдаются специфич. магнитные фазовые переходы. Во-первых, переходы, обусловленные изменением с температурой соотношения констант магн. анизотропии, приводящие к повороту L от одного кристаллографич. направления к другому. В результате такого поворота антиферромагнетик может переходить из состояния со С. ф. в чисто антиферромагн. состояние (переход Морина в8044-46.jpg ) или в состояние, где С. ф. сохраняется, но происходит соответствующий поворот вектора СФМ. Подобные ориентационные фазовые переходы в нек-рых ортоферритах и ортохромитах происходят постепенно, и процесс переориентации ограничен сверху и снизу по температуре двумя фазовыми переходами 2-го рода [7]. Во-вторых, наблюдаются фазовые переходы из чисто антиферромагн. состояния в состояние со С. ф. под действием магн. поля. Такие переходы происходят в легкоосных антиферромагнетиках, если Н приложено перпендикулярно лёгкой оси. Магн. поле вызывает поворот вектора L в плоскости, перпендикулярной Н, и возникновение СФМ вдоль Н. В четырёхподрешёточных антиферромагнетиках возможен индуцированный магн. полем переход 1-го рода в состояние со С. ф., сопровождающийся перестройкой АС.

В веществах, симметрия к-рых допускает существованне С. ф., но анизотропия такова, что вещество переходит в чисто антиферромагн. состояние, в области вблизи TN могут наблюдаться аномалии в температурной зависимости восприимчивости, аналогичные показанной на рис. 3.

Свойства некоторых антиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом
8044-47.jpg

Литература по слабому ферромагнетизму

  1. Smith I., The magnetic properties of hematite, «Phys. Rev.», 1916, v. 8, p. 721;
  2. Matarrese L. M., Stout J. W., Magnetic anisotropy of NiF2, «Phys. Rev.», 1954, v. 94, p. 1792;
  3. Боровик-Романов А. С., Орлова М. П., Магнитные свойства карбонатов кобальта и марганца, «ЖЭТФ», 1956, т. 31, с. 579;
  4. Дзялошинский И. Е., Термодинамическая теория «слабого» ферромагнетизма антиферромагнетиков, «ЖЭТФ», 1957, т. 32, с. 1547;
  5. Туров Е. А., Физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов, М., 1963;
  6. Вirss R., Symmetry and magnetism, Amst., 1964;
  7. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках, М., 1979;
  8. Moriya Т., Weak ferromagnetism, в кн.: Magnetism, ed. by G. T. Rado, H. Suhl, v. 1, N. Y.-L., 1963;
  9. Боровик-Романов А. С., Лекции по низкотемпературному магнетизму, Новосиб., 1976.

А. С. Боровик-Романов

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

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution