slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
Новые магнитные состояния в кристаллах

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 50

Новые магнитные состояния в кристаллах - PowerPoint PPT Presentation


  • 189 Views
  • Uploaded on

Новые магнитные состояния в кристаллах. А.И.Смирнов. Институт физических проблем им. П. Л. Капицы РАН. МФТИ 3 марта 2006. Ферромагнетики и антиферромагнетики. 2. Квантово - разупорядоченные основные состояния магнитных кристаллов Квазиодномерные, димерные и фрустрированные магнетики.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Новые магнитные состояния в кристаллах' - leon


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Новые магнитные состояния в кристаллах

А.И.Смирнов

Институт физических проблем им. П. Л. Капицы РАН

МФТИ 3 марта 2006

slide2

Ферромагнетики и антиферромагнетики

2. Квантово-разупорядоченные основныесостояния магнитныхкристаллов Квазиодномерные, димерные и фрустрированные магнетики

3. фрустрированные магнетики

slide3

Антиферромагнетик

Компас

Трансформатор

Устройства памяти

Ферромагнетик

=2a(293K)

slide4

Температурная зависимость

восприимчивости антиферромагнетика

MnF2

slide5

Гейзенберговский обмен и проблема основного состояния

антиферромагнетиков

H =SJi,i+1 SiS i+1

H = Ji,i+1S[SzjSzj+1+1/2(S+jS-j+1 +S-jS+j+1 )]

S+i= Sxi+iSyi S-i= Sxi-iSyi

Это – классическое основное состояние для J > 0

-

-

Но оно не является

cобственным

для гамильтониана

slide6

НЕТ порядка в одномерных АФМ спиновых цепочках даже при T=0

Вклад спиновых волн в полную энергию и

угол отклонения параметра порядка :

E ~ (grad Q)2 ~ k2Q 2 ~ eknk

wk = ak

Q 2 ~ eknk/k2 ~nk/k ~1/k

T=0

nk=1/2

q 2dk ~

dM ~

dk/k

k

k

slide7

Цепочка спинов S=1/2 (анзац Бете)

0

-1/4

-ln2+1/4 (H.Bethe, 1931)

<S>=0

z

x

=

-3/4

-E/NJ

Осталось только создать одномерную цепочку спинов и провести

эксперимент

slide9

Восприимчивость спиновых цепочек (бензоат меди)

АНТИФЕРРОМАГНЕТИК

slide10

Нейтронный спектрометр

NIST

Детектор

n2

Реактор

Спиновое

возбуждение

n1

slide11

Теория

(численный

эксперимент)

Классическая цепочка

Спектр цепочки спинов ½. С.Мешков 1993

slide12

Эксперимент

(рассеяние нейтронов)

Спектр возбуждений

в CuCl2 *2N(C5H5)

Endoh et al PRL1974

slide13

Эксперимент (рассеяние нейтронов)

Теория (численный

эксперимент)

Спектр возбуждений

в KCuF3

D. Tennant et al 2000

slide14

Щелевые и бесщелевые состояния спиновых цепочек S=1/2

Димеризованые спиновые цепочки в кристалле

спиновые цепочки в кристаллах

Спин-пайерлсов-

ский переход

a

GAPLESS

SPIN-GAP

<Sz>=0

x =

<Sz>=0

x = v/D

8

slide15

Восприимчивость

спин-пайерлсовского

магнетика

Hase et al PRL 1993

slide16

Халдейновские спиновые цепочки S=1

| g.s.> =

i0hihi0hihh0ihih0ihihihih + …

<S> = 0

z

x

~ 7

D

=

0.41J

Спиновая щель:

H

c

T

J

J

slide18

Димерные системы

Восприимчивость

Структура

Спектр возбуждений

Спиновая щель

slide19

Квантовые жидкости:

  • Бесщелевые - цепочка спинов S=1/2
  • Спин-щелевые –
  • цепочка спинов S=1,
  • димеризованная цепочка спинов S=1/2
  • димерные сетки
slide20

E

S=1, Sz=1

S=1, Sz=0

S=0

S=1, Sz=-1

Hc

H

Как все-таки перевести квантовую спиновую жидкость

в упорядоченное состояние? Квантовые фазовые переходы

Способ 1: закрыть спиновую щель сильным магнитным полем

TlCuCl3

Glazkov et al 2003

slide23

Индуцированный магнитным полем (!!??)

антиферромагнитныйпорядок в TlCuCl3

slide24

Как все-таки перевести квантовую спиновую жидкость

в упорядоченное состояние? Квантовые фазовые переходы

Способ 2: локально разрушить спин-щелевое состояние примесями

Miyashita &Yamamoto

PRB 1993

Теория

(численный эксперимент)

slide25

)

x

/

r

-

(

p

x

e

~

e

p

o

l

e

v

n

e

s

n

i

p

S

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

Локальный АФМ порядок

Спиновая вакансия

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

Спиновые кластеры и индуцированный примесями АФМ порядок

Распространения магнитного порядка на весь образец при перекрытии

Областей локального порядка и за счет межцепочечного обмена

+

slide26

Индуцированный немагнитными примесями магнитный порядок (!!!???)

в халдейновском и спин-пайерлсовском магнетиках

l

m

x =

Cu(1-x)MgxGeO3

Uchiyama et al PRL 1999

Masuda et al PRL 1998

slide27

26.3 GHz ESR

CuGeO3+2.88% Mg

Сосуществование

сигналов парамагнитного и антиферро-магнитного резонанса

Glazkov, Smirnov et al PRB 2002

slide28

Простое моделирование фазового

разделения

Длина области локального порядка при конечной температуре:

J S2 exp(-2L/x) ~ kBT

Размер области локального порядка растет при понижении температуры и происходит перколяция

slide29

Моделирование упорядочения, стимулированного примесями

Острова порядка

в море беспорядка

Перколяция порядка через

море беспорядка

Glazkov et al

PRB 2002

slide32

Теория (численный эксперимент) стимулированного примесями (!!!???)

магнитного упорядочения в спин-щелевом магнетике

Yasuda et al PRB 2001

slide33

Фрустрированные

магнитные системы: спины на треугольной решетке.

slide34

S1

S2

S3

slide35

Сильно фрустрированный антиферромагнетик

на решетке пирохлорного типа

slide36

А может,

на базу сходить?

ФИЗКУЛЬТУРА

ИНФОРМАТИКА

Матан

ФИЗИКА

Англ.яз

Make money

ФРУСТРАЦИЯ В ЖИЗНИ

slide37

Фрустрированный магнетик:

Спиновая жидкость при T=0 (!!!???)

T, K

slide38

Macroscopic amount of degenerate states with minimum energy.

J>0

The rotation of spins at eachhexagon

by an arbitrary angle does not break

the condition S=0at each tetrahedron,

with no change of the total energy

Minimum energy atS=0

No order until low temperatures: T<< TCW

slide39

Фрустрированный магнетик:

Энтропия, невымерзающая при абсолютном нуле (!!!???)

Магнитное охлаждение

при низких температурах

при адиабатическом

размагничивании

Теория

slide40

H

Test for the degenerate modes by the

Experiment on adiabatic demagnetization

thermometer

sample

charcoal cryopump

with a heater

vacuum/

exchange gas

slide41

Эксперимент:

В стадии

выполнения

quasi adiabatic demagnetization
Quasi-adiabatic demagnetization

H || (111) plane

Overall heat leaks

310-7Вт

Solid lines are

MC-simulations

Sosin et al PRB 2005

slide44

J>0

Minimum energy atS=0

No order until low temperatures: T<< TCW

slide47

J.R. Stewart et al JPCM 2004

Spin structures suggested for the ordered phase of Gd2Ti2O7

slide49

Выводы:!!!! ????

В некторых квазиодномерных и фрустрированных магнетиках

магнитный порядок отсутствует вплоть до T=0.

В спин-щелевых спиновых жидкостях магнитная восприимчивость

обращается в ноль при стремлении температуры к нулю.

“Захлопывание” спиновой щели магнитным полем приводит

к антиферромагнитному упорядочению.

Беспорядочно расположенные примеси стимулируют магнитный

порядок. Упорядоченная фаза неоднородна.

Приходите к нам изучать экспериментально квантовые

макроскопические эффекты в магнитных кристаллах.

http://www.kapitza.ras.ru/rgroups/esrgroup/Welcome.html

[email protected]

Tel. 1370998

ad