Введение к работе
Актуальность, теми: большой пзг в области исследования неупорядоченных систем Сил - сдэла!1 после того, как экспериментально были .обнаружены рлюкзльдаэ универсальные низкотемпературные свойства присущие широкому классу аморфных тел (при низких температурах теплоемкость пропорциональна температуре, а тепло- проводнссть пропорциональна квадрату температуры).
Поябшпиь работы, авторы которых попытались теоретически
объяснить результаты этих экспериментов, глиболее успешная
модель, которая позволяла объяснить тепловые сеойстез
аморфных твердих тел, была предложена в работах [1,2].
Согласно этой модели, определенное число атомоБ, либо "группа
атомов, могут находиться на одном из двух возможных .
близколежащих мест, соответствующих минимумам несимметричной
потенциальной ямы, совершая туннельные переходы мэзду этими
положениями, что приводит к расщеплению состояний. Локальное
окружение этих атомов в аморфной система различное, что
приводит к распределению этих расщеплений с плотностью,
распределения, которая почти постоянна по энергиям.
Следовательно, согласно рассматриваемой модели, утверядается,
что в аморфной системе имеются локализованные элементарные
возбуждения определенного типа - туннельное двухуровневые
системы (ДГС). - -
На сегодняшний день область применения этой модели очень расширилась. С ее помощью ' били ооьяскены равные низкотемпературные свойства полимеров, образцов кварца, предварите ль. но облученных потоками- нейтронов, супериокнш проводников, кристаллов стачечными 'дефектами, полуквэнтовкх жидкое т б Я водородосодержэщих металлов.
Позднее' было сделано предположение о наличии Л?0 в магнигоугорядочекных веществах СЗ-53. В частности утверждалось, что ДУСы действукл- на процессы релаксации электронной сгошовой системы. -Это означает, что они тем самим
будуг влиять также на ядерную релаксации. В настоящей работе теоретически вычисляется время ядерной релаксации с учетом ЭТОХ'О влияния.
Цблі.ю. диссертационной работы является теоретическое исследования влияние ДУС на процессы ядерной релаксации в магнитных веществах. Рассмотрены случаи ядерной релаксации в аморфных ферромагнетиках' и .двух- подтешеточных анткферромагнетиках.
Научная новизна к практическая ценность работы:
изучена задача-СРР—ядер е аморфных ферромагнетиках при низка температурах. Выведано выражение для гамильтониана, описывающего СРР ядер с учетом туннельных ДУС как для случая магнитных, так и немагнитных ДУС. Решена задача макроскопической релаксации ядер с учетом спиновой. диффузии. Рассмотрена случаи быстрой и -медленной диффузий/ Изучено влияние ДУС на процессы ядерной СРР в двухподрешеточных антифэрромаггагиках. Рассмотрены. случаи для разной концентрации ДУС. Многие выводы доступны для экспериментальной проварки.
Выведен гамильтониан взаимодействия ядерных спиновых
волн с ДУС-амн. Предложено.- теоретическое объяснение
экспериментальных данных по релаксадии ЯСВ в магнитных
веществах. - ' .
К защите представлена следующие результаты:
Т. Изучен вопрос ядерной СРР~в аморфных ферромагнетиках при участии ДУС. Вычислены времена непосредственной релаксации ядерных спинов. Рассадогревд случаи быстрой и медленной диффузий. Вычислены времена макроскопической релаксации в этих случаях.
1. Изучен вопрос ядерной СРР в двухподрешеточных антиферрокагнетиках при участии ДУС. Вычислены Бремена непосредственной релаксации ядерных спинов. Рассмотрены случаи с болшей и с меньшей концентраций ДУС. Вычислены зреьэна макроскопической релаксации в этих случаях.-
3. Рассмотрены процессн релаксации ядерных спиновых волн ' в следствии их взаимодействуя о ДУО-ами. Вычислены времена релаксации ЯСВ для раьннх. процессов.. Сравниваются ' теоретические и экспериментальное данные.
Апробация результатов: Оснобню материалы диссертации опубликованы в 3-х научных работах.
ОБЪЕМ РАБОТЫ Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных результатов работа, двух математических дополнений и списка цитируемой литератуи. Изложена на 84 страницах.
Во введенні обоснована актуальность теш: диссертации,
дэетсяГоозор сущэствуЕ^вс до этой теме работ, сформул;ірошна
задача исследования и ;элонзно краткое содержание
диссертации.
Первая глава состоит . из - двух параграфов. Она
посвещавтся вопросу ядерной сгшгрвдюточкои релаксации. В
первом параграфе рассматривается случай, когда атомы_)
образующие ДУС являются немагнитными. 3 этом случае,
непосредственное взаимодействие ядерных спинов с ДУС-ами не
имеет места. Связь между ними косвенная - через поле гагконов
(магноны взаимодействуют как с ядерними спинами, т&к н с
ДУС-ами).
Вычисляется гамильтониан косвенного взаимодействия
ядерных ' спинов с ДУС-ами го методі' Фрелиха, Время
непосредственной релаксации ядерных слиноз ьдаисляется
формулой Кубо. Дня наиболее зфіектиьннх процессов:
BEF2V2 (Ег-Д2) % ёхр(-2(\/|3)',/гВ)
1/Ti1)(R)= r-rj Г-5 Г5—Г- <1>
32%2pdhz Е2сл2(Е/2Т)(і-к^т:г)К';
85C p^h1- >- ' E-Sh (E/2T) ЇГ
где E - анергия ДУС; AQ - туннельная энергия ДУС; A -
'параметр цели-в магнонном спектре; р - обменный параметр; и
- частота ЯМР); Б - константа GTB; х-- время корреляции ДУС;
H/V-- плотность; F, С - коэфиикенты взаимодействия ДУС-ЭСВ.
Ясно, что те ядра, которые находятся вблизи от ДУС придут в равновесие о, решеткой быстрее дальних, в результате чего возникнет градиент спиновой температуры с' последующей спиновой диффузной.
Вычисляя время макроскопической релаксации различаются случаи оыстрои и медленной диффузии. Соответственно имеем:
'1/Ti=4E^T"ln(I)Vir2> <3>-. . '
2V2aPaV2Be^aT5/2P
,/ті( быстр) = ~Лг,ргагк.Лг- <4>
» r Grain
21/гпС2.У3Е2е^аТ3/2Р
1/11 к быстр) = 3 тч/гаг Г (5>
здесь Л„ А ' - ' минимальное значение туннельного
параметра; Р - плотность состояния ДУС; Е - максимальное
значение энергия расщепления ДУС; а - растоянда между
атомами; (=(1/$)v~. *
Во втором параграфа рассматривается случай, когда ДУС образуй магнитные атоик. Б этом случае наряду с теми, механизмами, которые изложены в'первом параграфе, имеется и диполь-дигалыноэ взаимодействие между магнитными моментами атомов ДУС и ядерными ешшами. константа которого флуктуирует при переходах атоибв мекду . состояниями ДУС, что, естественно, будет приводить к дополнительному каналу релаксации ядер.
Вычисляется время непосредственной релаксации ядер, рас полоненных на расстоянии R от ДУС. ІСак и в первом
параграфа отдельно обсуждаются случаи Онстрой и медленной диффузии:
1/Т1Смедлэн) "iSmDCO^D)1 /6KWopT5/6 (G)
п б2РТ2
1 /T w Г 71
"Кбкртр) ..пЛгавхАг (,)
I- Omi п
где rij. - концентрация ядерних спинов. Сравнивается эффективность предложенных механизмов СРР ядер с известным двухмагнонннм процессом. Показывается, что при разумных концентрациях ДУС предложение механизмы релаксации будут более эффективными.
Во второй главе рассмотрен вопрос о ядерной спин-решеточной релаксации в антиферромагнетиках при участии Д'/С.
Эта глава состоит из двух параграфов. В первом параграфе выводится гамильтониан косвенного взаимодействия ДУС-ДУС через поле мягноное. Гамильтониан взаимодействия ядергшх сгшноз с ДУС-ами выводится аналогично ферромагнитному .случаю. Затем вычисляется гамильтониан взаимо;;-.'йотвия ДУС-ДУС so втором порядке теории возмущения.
Во втором параграфе вычисляется вуемя макроскопической ядерной СРР. Все расчеты проводятся аналогично ферромагнитному случаю (глава 1).
Рассмотрены случаи с большой и малой концентраций ДУС.
Для времени макроскопической релаксации ядерных спинов,
соответственно имеем; '
р2 ..1/2 р -2fa
(8)
^0 Ue Є Г2 V П0
малая 4 /І x2h a" Aomin N nr
тбоГ'МІлая=2 h a6 ? H N2 n,
(9)
(
, D2G* e"2^_ vz.n0
-,.,1-rj —т—Р\Т1-о(Т/Ьг.)Н1п%-1.58)7)-^ — (10)'
Т^'п l6rV a6 < 0mlrl JN2 nx
здесь n0- плотность ЛУС; D - константа магнитной анизотропии; С.-койфїігциент сверхтонкого взаимодействия; ы ~J -(J-константа обменного взаимодействия). Существует области температурі, для которых предложенные механизмы являются более эффективными, чем сбсукдаемвд в литературе процессы двухдагнонной релаксации.
Глава 3 состоит из двух параграфов. Она посвящается вопросу релаксации ядерных спиновых волн. Как показано ъ_ главах 1,2 ДУС сказывают большое влияние на ядерную СРР, поэтому следует ожидать, что их влияние в процессах релаксации ЯСВ может быть определяющим.
3 первом параграфе теоретически рассмотрены разные
механизмы релаксации ЯСВ на ДУС которые даотразную
температурную зависимость для времени релаксации ЯСВ. ' В
частности: . . '
1/т(1)~Т; VT(2)""T2,5;1/T(3),,'T'5. ' (11)
Во втором параграфе сравниваются полученные теоретические результаты с экспериментальными данными. В _ экспериментах вычисляется зависимость-времени релаксации ЯСВ от температуры. Наблюдаются резные температурные зависимости:
1/Т<^~Т; 1/т-<^~Т3;1/Т^>~Т6*0'6. (12)
В работе [6] показано, что похожие процессы релаксации наблюдаются в разных веществах '(CsMnP , CsMnCl3). Предполагается, что в этом случае релаксация ЯСВ определяется дефектами кристаллической решетки. Дефекты описываются как двухуровневые системы. Теоретические расчеты дают: 1/1^^ -. Т, 1/Tjfor> ~ ^3, ^о шк известно, в кристаллах с дефектами могут образовываться ДУС (туннельные двухуровневые системы с различным спектром). Вычисление нами времена релаксации проиближенно согласуйся с экспериментальными данными как по порядку величины, так и по температурной зависимости. На этом
основании ми делаем предположение, что предложение нами механизмы релаксации могут описывать реальные процессы происходящие в магнитных веществах.