ванфлековский парамагнетизм

ВАНФЛЕКОВСКИЙ ПАРАМАГНЕТИЗМ - парамагнетизм ,обусловленный деформацией электронной оболочки атома (или иона) приложенным магн. полем H; деформация приводит к индуцированию магн. момента у атома (иона), если его электронная оболочка не обладает сферич. симметрией или осевой симметрией относительно H. T. о., В. п. является поляризационным, в отличие от ориентац. парамагнетизма, при к-ром магн. поле только выстраивает уже имеющиеся у атомов магн. моменты. Теорию поляризационного парамагнетизма разработал Дж. Ван Флек (J. Van Vleck, 1927). Кван-товомеханич. ф-ла магн. восприимчивости системы слабовзаимодействующих частиц (атомов, молекул), у к-рых электронные оболочки не обладают сферич. симметрией, включает член (см. Диамагнетизм), учитывающий вклад в возможных (виртуальных) квантовых переходов между энергетически наинизшим состоянием системы и её возбуждёнными состояниями

Здесь - парамагн. восприимчивость 1 моля, - оператор z-составляющей суммарного орбитального и спинового моментов всех электронов системы. Квадрат модуля недиагональных матричных элементов оператора определяет вероятность квантовых переходов в системе, описываемых оператором (внеш. поле H направлено по оси z). Сумма (1) при положительна и определяет поляризационный парамагнетизм; он тем больше, чем меньше разность

Пока не происходит теплового возбуждения более высоких уровней энергии, поляризац. парамагн. восприимчивость не зависит от темп-ры, что отличает её от ориентац. парамагн. восприимчивости, уменьшающейся с ростом темп-ры. Наиб. ярко В. п. выявляется в соединениях ионов Eu³⁺ и Sm³⁺ . Соединения Eu³⁺ не обладают при низких темп-pax ориентац. парамагнетизмом, т. к. осн. состояние этого иона является синглетным, т.е. полный момент атома в этом состоянии J=O. В. п. в соединениях, содержащих Eu³⁺, особенно велик, т.к. расстояние между нижними уровнями мультиплета мало ( 300 см^-1). Благодаря этому при низких темп-pax (ниже 100 К) магн. восприимчивость соединений Eu³⁺ не зависит от темп-ры и составляет заметную величину (10 ^-2).

Вещества, содержащие парамагн. ионы с синглетным осн. состоянием, наз. поляризационными или ванфлековскими парамагнетиками. Ванфлековскими парамагнетиками, кроме соединений Eu³⁺ , могут быть и соединения др. редкоземельных ионов с чётным числом электронов в незаполненной оболочке, осн. уровень к-рых расщепляется кристаллич. полем так, что нижний уровень является синглетным, а расстояние до ближайшего уровня невелико и составляет десятки см^-1. К таким ионам с сильным В. п. в первую очередь относятся Pr³⁺, Tm^{3 +} , Tb³⁺ и Ho³⁺.

Ванфлековские парамагнетики могут быть использованы для получения сверхнизких темп-р методом ади-абатич. размагничивания ядерной спиновой системы (С. А. Альтшулер, 1966). Индуцированный магн. полем электронный магн. момент создаёт благодаря сверхтонкому взаимодействию эффективное ноле на ядре, к-рое в 10-100 раз больше приложенного магн. поля. Благодаря этому существенно улучшаются эксперим. возможности (стартовые темп-pa и магн. поле, холодопроизводительность) метода. Так, с помощью интерметаллич. соединений типа PrNi₅ удаётся получать темп-ру 1-3 мК, размагничивая их от нач. темп-ры 50 мК и нач. поля 2 Тл.

Лит.: Van Vleck J. H., The theory of electric and magnetic susceptibilities, Oxf., 1932; Вонсовский С. В., Магнетизм, M., 1971. А. С. Боровик-Романов.

   <<      Предметный указатель      >>