слоистые магнётики

СЛОИСТЫЕ МАГНЁТИКИ - кристаллич. вещества, в к-рых обменное взаимодействие внутри слоев (плоскостей), содержащих магн. ионы, существенно превышает межплоскостные обменные взаимодействия (энергии взаимодействий соответственно J_E и J'). Малость межплоскостных взаимодействий обычно вызвана относит. удалённостью магн. плоскостей друг от друга, а также типом магн. упорядочения. Так, в K₂NiF₄, кристаллич. решётка к-рого показана на рис., антиферромагн. обмен внутри плоскости и относительное расположение магн. слоев приводят к ослаблению межплоскостного магн. взаимодействия.

Кристаллическая структура соединения K₂NiF₄.

В простейших моделях С. м. можно рассматривать как систему независимых двумерных (2D-)магнетиков. Различают след. типы внутриплоскостного магн. упорядочения: а)гейзенберговский, б) х - y, или пленарный, е)изинговский (см. Двумерные решёточные модели ).Их реализация зависит от характера энергии спиновой магнитной анизотропии. В случае а)эта энергия пренебрежимо мала, случаи б)и в)соответствуют т. н. анизотропии типа «лёгкая плоскость» и «лёгкая ось». Типичными для случая а) являются вещества, в к-рых магн. подрешётки составлены из ионов или По Хунда правилу орбитальный момент обоих ионов L = 0, а анизотропия, вызываемая эффектами внутри-кристаллического поля, отсутствует. Те же эффекты отсутствуют и для магн. ионов, имеющих спин S = 1/2. Единств. источник анизотропии в этих веществах - слабое магн. диполь-диполъное взаимодействие. Типичными для случая б)являются магн. ионы И, а для случая в) - ионы

В 2d-гейзенберговских Магнетиках (см. Гейзенберга модель)магн. упорядочение отсутствует при отличной от нуля темп-ре [1]. В 2d-пленарных магнетиках также отсутствует спонтанная намагниченность, но существует низкотемпературная магн. фаза, характеризующаяся «магнитной жёсткостью» [2] и испытывающая фазовый переход Березинского - Костерлица - Таулеса [3] в разупорядоченное состояние (см. Магнитный фазовый переход ).В 2D-изинговских магнетиках при низких темп-pax спонтанная намагниченность отлична от нуля, т. е. они упорядочены (см. Изинга модель).

В случаях а)и 6)учёт слабых внеш. (по отношению к внутриплоскостному взаимодействию) полей приводит к сильному нелинейному отклику системы. В качестве таких полей можно рассматривать слабые межплоскостные взаимодействия [4]. В изинговских магнетиках эти взаимодействия оказываются существенными в малой окрестности темп-ры Т_с фазового перехода [5]:

где критич. флуктуации (см. Критические явления)становятся трёхмерными.

Примером изинговского магнетика может служить CeSb. Для него характерно ферромагн. изинговское упорядочение в плоскостях с перпендикулярным к плоскостям направлением намагниченности. Слабый обмен между ближайшими и следующими за ближайшими магн. слоями обусловливает сложную периодич. магн. структуру. Фазовая диаграмма «температура Т - магн. поле Н» CeSb насчитывает 14 разл. магнитоупорядоченных структур [6], периодичность к-рых достигает 13 периодов решётки (см. Магнитная атомная структура).

К слоистым пленарным магнетнкам относится (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10) [7]. Внутриплоскостное обменное взаимодействие приводит к ферромагн. упорядочению. Благодаря слабой анизотропии этого взаимодействия такие магнетики оказываются пленарными. Отношение энергии анизотропии J_A к энергии внутриплоскостного обменного взаимодействия J_Е составляет по порядку 10^-4-10^-3. Межплоскостные взаимодействия в несколько раз меньше поля анизотропии и в соединении (CH₃NH₃)₂CuCl₄ имеют ферромагн. характер, а в остальных соединениях этого типа - антиферромагнитный.

В сравнительно широкой области полей (до 1000 Э) ферромагнетик K₂CuF₄ [8] с кристаллич. структурой, аналогичной K₂NiF₄ (отношение взаимодействий: , ведёт себя как пленарный.

Особо следует выделить интерполированные соединения. Процесс итеркалирования графита позволяет приготовлять С. м. с хорошо выдержанной периодичностью в расположении магн. ионов и с варьируемым значением межплоскостной связи. Впервые в таких соединениях с внедрённым СоС1₂ была найдена существенно нелинейная зависимость намагниченности М от магн. поля H [9]: , что характерно для поведения 2й-гейзенберговских магнетиков.

Лит.: 1) Mermin N., W а g n е r Н., Absence of ferromagnetism or antiferroinagnetism in оnе-or two-dimensional isotropic Heisenberg models, «Phys. Rev. Lett.», 1966, v. 17, p. 1133; 2) Березинский В. Л., Разрушение дальнего порядка в одномерных и двумерных системах с непрерывной группой симметрии, «ШЭТФ», 1970, т. 59, с. 907; 3) Kosterlitz J. M., Т h о и 1 е s s D. 1., Ordering metastability and phase transition in two-dimensional systems, «J. Phys.», 1973, v. C6, p. 1181; 4) П о к р о в с к и й В. Л., У й м и н Г. В., Магнитные свойства плоских и слоистых систем, «ЖЭТФ», 1973, т. 65, с. 1691; 5) Onsager L., Crystal statistics. 1. A two-dimensional model with an order-disorder transition, «Phys. Rev.», 1944, v. 65, p. 117; 6) Rossat-Mignod J. и д p., Magnetic properties of cerium monopnictides, «J. Magn. and Magn. Mater.», 1983, v. 31-34, p. 398; 7) D e J о n g h L. J., v a n A m s t e 1 W. D., Miedema A. R., Magnetic measurements on (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄: ferromagnetic layers coupled by a very weak antiferromagnetic interaction, «Physica», 1972, v. 58, p. 277; 8) H i r k a w a K., Ubukoshi K., Magnetization measurements of two-dimensional planar ferromagnet K₂CuFj, «J. Phys. Soc. Japan», 1981, v. 50, p. 1909; 9) К а р и м о в Ю. С., Исследование неупорядоченного состояния двумерных ферромагнетиков, «ЖЭТФ», 1973, т. 65, с. 261. Г. В. Уймин.

   <<      Предметный указатель      >>