Введение к работе
Актуальность темы. Явление ферримагнетизма в прошлом активно исследовали как с теоретической, в рамках различных моделей, так и с экспериментальной точки зрения, поскольку ферримагнетики представляют собой магнитные материалы, нашедшие широкое применение во многих научных и технологических приложениях. Устойчивые кристаллические структуры, проявляющие магнитные свойства при комнатной температуре, вызывают большой интерес в связи с возможностью их применения, например, для выполнения термомагнитных записей в различных устройствах. Общепризнано, что ферримагнитное упорядочивание играет при этом основополагающую роль, а синтез новых ферримагнетиков представляет собой интенсивно развивающуюся область материаловедения. Сложность анализа магнитных систем обуславливает разнообразие подходов, теоретических схем и приближений. В связи с этим в последние годы модели Изинга для систем со смешанными спинами уделялось значительное внимание. Модели, подобные модели Изинга и их многочисленные варианты, существуют в разных областях физики и рассматриваются как важные задачи в статистической механике конденсированной среды.
Ферримагнетики имеют важную и интересную с точки зрения физики фазовых превращений особенность - при определенных условиях при температуре ниже
температуры фазового перехода Тс наблюдается температура компенсации Тк, при
которой общая намагниченность убывает практически до нуля. Более того, в отличие от теории Нееля, такие ферримагнитные системы как неупорядоченные бинарные сплавы, а также системы со спинами смешанного типа могут иметь более чем одну температуру компенсации.
Целью работы является рассмотрение магнитных свойств систем смешанного типа со спинами 3/2 и спинами 5/2, включая анализ фазовых диаграмм возможных состояний
системы, нахождение температур компенсации Тк (Тк < Тс ) при наличии или в
отсутствие внешнего магнитного поля, а также изучение возможных фазовых переходов первого или второго рода, которые могут наблюдаться в таких системах.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи. Дать анализ явления ферримагнетизма в системах смешанного типа со спинами 3/2 и спинами 5/2 в рамках модели Изинга в приближении теории среднего поля (ТСП), основанной на неравенстве Боголюбова для функционала свободной энергии системы. Развить процедуру получения приближенного решения для расчёта магнитных характеристик данных систем в рамках выбранной модели при наличии или в отсутствие внешнего магнитного поля с учётом эффектов магнитной (одноионной) анизотропии. Провести сравнительный анализ магнитных свойств двух систем смешанного типа со спинами S>1 (3/2,2) и спинами 5/2.
Научная и практическая значимость.
Полученные в диссертации данные позволяют понять характерные свойства для системы Изинга смешанного типа со спинами 3/2 и 5/2, наблюдаемые экспериментально в ряде молекулярных магнетиков типа Cs2Mnn[V11 (CN)6]n других изоэлектронных и
изоструктурных видов: CsMn"[Vй(CN)6] Н20 и Мп"[MnIV(CN)6] хН20 . Проведенный
анализ фазовых диаграмм системы Изинга смешанного типа позволил установить зависимости температур фазового перехода и температур компенсации от величины и знака магнитной анизотропии.
Методы исследования. В диссертации теоретическая схема развита на основе спинового магнитного гамильтониана в рамках модели Изинга в приближении среднего поля, что обеспечивает адекватное описание рассматриваемых кооперативных явлений.
Научная новизна. Установлено, что рассматриваемая магнитная система смешанного типа со спинами 3/2 и 5/2 может иметь несколько температур компенсации ниже температуры фазового перехода. На основе анализа фазовых диаграмм показано, что число и положение температур компенсации определяется знаком и величиной магнитной одноионной анизотропии, а также величиной приложенного магнитного поля.
На защиту выносятся следующие основные научные положения:
Построение и анализ фазовых диаграмм ферримагнитной системы смешанного типа со спинами 3/2 и 5/2 в приближении среднего поля на основе неравенства Боголюбова для свободной энергии.
Величина и знак параметра магнитной анизотропии ферримагнитной системы определяют число и положение температур компенсации, при которых происходит обращение в нуль намагниченности системы. Полученный результат выходит за рамки известной теории Нееля ферримагнетизма, но согласуется с экспериментальными наблюдениями для системы (МІПо.22МпПо.боРеПо.і8)і.5[Сгш(СМ)б].7.6Н20.
Сравнительный анализ ферримагнитных смешанных систем Изинга со спинами
Бд = 3 / 2,2 и SB = 5 / 2. Для системы со спинами 2 и 5/2 возможно появление
неупорядоченной фазы в основном состоянии, этого не происходит в системах со спинами
3/2 и 5/2.
Апробация результатов. Результаты работы докладывались на семинарах и научных сессиях в Воронежском государственном университете.
Публикации. Список основных публикаций по теме диссертации содержит 3 наименования [А1-АЗ], в том числе 1 статья в российском и 2 статьи в зарубежных реферируемых научных изданиях.
Личный вклад автора. Все основные результаты диссертации получены лично автором. Автор непосредственно участвовал в планировании, выборе объектов исследования и проведении диссертационных исследований. Соавторами публикаций являются д.ф.-м.н. Домашевская Э.П. и д.ф.-м.н. Клинских А. Ф..
Объем и структура работы. Объем диссертационной работы - 127 с, 67 рисунков. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы.
