Физика Низких Температур: Том 31, Выпуск 8-9 (Август 2005), c. 841-884    ( к оглавлению , назад )

Мезоскопические антиферромагнетики: статика,динамика, квантовое туннелирование (Обзор)

Б.А. Иванов

Институт магнетизма НАН Украины, пр. Вернадского, 36б, г. Киев, 03142, Украина
Национальный университет имени Тараса Шевченко, пр. Глушкова, 2, г. Киев, 03127, Украина
E-mail: bivanov@i.com.ua

Статья поступила в редакцию 4 марта 2005 г.

Аннотация

С единых позиций обсуждаются статические и динамические, квантовые и классические свойства антиферромагнетиков (АФМ). Основное внимание уделяется мезоскопическим магнетикам, т.е. материалам с характерными масштабами неоднородностей порядка атомных размеров. Создание таких материалов, их исследование и применение во многом определяет лицо физики в наше время. К ним относятся малые магнитные частицы и их массивы, магнитные сверхрешетки и кластеры, высокоспиновые молекулы. Обсуждаются и традиционные проблемы физики антиферромагнетизма (симметрийный анализ АФМ, переориентационные переходы, уравнения для спиновой динамики), однако они представлены в той мере, в которой это полезно для последовательного рассмотрения квантовых и классических свойств мезоскопических АФМ. Для описания спиновой динамики АФМ построен магнитный лагранжиан, вид которого согласован с квантовомеханическим гамильтонианом. Учтены эффекты понижения динамической симметрии АФМ, как за счет традиционных причин, например внешнего магнитного поля, так и за счет частичной раскомпенсации спинов подрешеток. Последний эффект особо важен для мезоскопических частиц АФМ типа ферритина. Подробно обсуждается влияние дефектов, а также поверхности на переориентационные переходы в АФМ. Эти эффекты принципиально важны для описания малых частиц АФМ и обнаружены для магнитных сверхрешеток с антиферромагнитным взаимодействием элементов сверхрешеток. Особая роль уделяется описанию макроскопических квантовых эффектов в мезоскопических АФМ. На основе полученного спинового лагранжиана описаны новые туннельные эффекты, например осциллирующая зависимость вероятности туннелирования от магнитного поля. Исследованы квантовые эффекты в магнитных системах с неоднородным основным состоянием. Эти эффекты могут быть описаны как изменение вследствие процессов туннелирования топологических зарядов различной природы, характеризующих эти состояния.

PACS:
75.50.Ee - Antiferromagnetics
75.45.+j - Macroscopic quantum phenomena in magnetic systems
75.50.Xx - Molecular magnets
75.50.Tt - Fine-particle systems; nanocrystalline materials