Введение к работе
Актуальность темы
Низкоразмерные магнитные системы являются очень популярным объектом как теоретических так и экспериментальных исследований из-за их необычных свойств и практической значимости. Широко известны, например, ВТСП соединения RBa2Cu307-x, » которых важную роль играют магнитные взаимодействия в двумерных слоях и цепочках медь-кислород. Одномерные магнитные систем характеризуются и другими интересными квантовыми эффектами, одним из которых является т. н. спин-пайерлсовский фазовый переход.
Спин-пайерлсовский переход был предсказан теоретически в 1962 году Макконне-лом и Линден-Беллом. В их статье [1] рассматривались одномерные антиферромагнитные гайзенберговские цепочки спинов с S = 1/2. Такая система, как известно, не может прийти в упорядоченное (антиферромагнитное) состояние даже при нулевой температуре (анзац Бете). Авторы предположили, что упорядоченное состояние все же может при определенных условиях достигаться за счет альтернирования цепочки. При этом происходит удвоение ее периода —' противоположно ориентированные магнитные атомы попарно сближаются и, спариваясь, образуют димеры. Основное состояние димеров является синглетным и немагнитным. Поэтому такой переход характеризуется резким изотропным падением магнитной восприимчивости практически до нуля. Кроме того, разумеется, происходит удвоение периода кристаллической решетки вдоль направления цепочек (и, возможно, в других направлениях тоже). Такой эффект, являясь магнитным аналогом пайерлсовского перехода в квазиодномерных проводниках, получил название спик-пайерлсовского перехода.
Впервые экспериментальные доказательства существования спин-пайерлсовского перехода были получены в 1975 год)' на сложных органометаллических соединениях (TTF-CuS4C4(CF3)4, Тс = 12К и TTF-AuS^CFs)*, Тс = 2К). Однако эти соединения, в силу своей сложности, представляли не слишком удобный объект для исследований, как экспериментальных так и теоретических. Поэтому неудивительно, что сообщение о наблюдении спин-пайерлсовского перехода в относительно простом неорганическом соединении CuGe03 ([2], 1993, Тс = 14К) сразу вызвали живейший интерес во всем мире. В короткий срок было опубликовано большое количество работ, в которых кристаллы CuGe03 изучались с помощью таких методик как измерение магнитной восприимчивости, рентгеновское и нейтронное рассеяние, ЭПР, и, несколько позже, комбинационное рассеяние света. Однако практически отсутствовали исследования оптических спектров пропускания и отражения, а в немногочисленных опубликованных работах, оптические спектры снимались с недостаточой чуствительностью и разрешением для обнаружения эффектов, вызванных переходом.
Через три года после обнаружения спин-пайерлсовского перехода в CuGe03, характерные черты этого перехода обнаружили во втором неорганическом соединении
Q'-NaV205 ([3j, 1996, Tc = 35 К). Первые же измерения ИК-спектров пропусками NaVj03 [4] (проведенные в ИСАН нашей группой) показали перспективность оптич< ских методов в исследовании этого интересного соединения. К тому времени результ; ты исследования NaVjOs в печати практически отсутствовали.
Цель работы
Целью настоящей работы являлось исследование низкоразмерных магнитных соедиш ний CuGeCb и a'-NaVjOs методом фурье-спектроскопии высокого разрешения в виді мом и ИК-диапазоаах спектра в широком интервале температур (4-300К). При это. основной задачей был
поиск изменений в оптических спектрах СивеОз и a'-NaV205, сопровождающи
фазовый переход, и их интерпретация;
По мере накопления экспериментальных данных о фазовом переходе в первоначальп практически неисследованном соединении a'-NaV^Os, происходил пересмотр предстг влеиий о нем и появление новых интерпретаций. В связи с этим возникали следующи задачи:
определение группы симметрии кристаллической решетки a'-NaN^Os в высоко температурной фазе;
определение возможного способа упорядочения заряда в a'-NaX^Os при фазової переходе.
Научная новизна
Обнаружены новые линии появляющиеся в ИК спектрах CuGeOa и a'-NaVjO при спин-пайерлсовском переходе;
Исследованы температурные зависимости параметров появляющихся лкпий ] предложена их интерпретация;
На основании изучения фононных спектров NaVjOj в высокотемпературной фазе сделан вывод о симметрии кристаллической решетки;
На основании изучения температурных зависимостей показателя преломленш в ИК-области спектра, сделан вывод о характере зарядового упорядочения прі фазовом переходе в a'-NaVjOs;
Практическая ценность
Полученные в диссертационной работе результаты способствуют дальнейшему развитию представлений о природе взаимодействий в низкоразмерных магнитных системах. Учитывая принципиальную роль таких взаимодействий в ВТСП системах, эти результаты служат лучшему пониманию физики высокотемпературных сверхпроводников. Ценность таких исследований для практики обусловлена использованием сверхпроводников в сильноточной электротехнике, микроэлектронике и медицине, а также пер-;пективами их использования в прочих областях народного хозяйства.
А.пробация работы
Результаты, изложенные в настоящей диссертации, докладывались на семинарах и сонкурсах научных работ ИСАН, на XXXI Совещании по физике низких температур Москва, 1998) и на международных конференциях Moscow International Symposium on Magnetism (Москва, 1999) и 22nd International Conference on Low Temperature Physics Финляндия, 1999).
Публикации
Список печатных работ по теме диссертации приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы
