О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде

Предпринята попытка дать теоретическую интерпретацию наблюдаемому коллапсу магнитного состояния в твердом кислороде под действием давления. Основное предположение опирается на возрастающую с увеличением давления роль биквадратичного межмолекулярного обмена, который приводит к неустойчивости исходног...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2006
Hauptverfasser:	Калита, В.М., Локтев, В.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2006
Schriftenreihe:	Физика низких температур
Schlagworte:	Низкотемпеpатуpный магнетизм
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120148
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде / В.М. Калита, В.М. Локтев // Физика низких температур. — 2006. — Т. 32, № 3. — С. 317-322. — Бібліогр.: 28 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-120148
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1201482017-06-12T03:03:03Z О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде Калита, В.М. Локтев, В.М. Низкотемпеpатуpный магнетизм Предпринята попытка дать теоретическую интерпретацию наблюдаемому коллапсу магнитного состояния в твердом кислороде под действием давления. Основное предположение опирается на возрастающую с увеличением давления роль биквадратичного межмолекулярного обмена, который приводит к неустойчивости исходного антиферромагнитного состояния. Зроблено спробу дати теоретичну інтерпретацію колапсу магнітного стану, що спостерігається в твердому кисні під дією тиску. Основне припущення спирається на зростаючу зі зростанням тиску роль біквадратичного міжмолекулярного обміну, який призводить до нестійкості вихідного антиферомагнітного стану. An attempt has been made to give a theoretical interpretation of the magnetic collapse observed in solid oxygen under pressure. The main supposition is based on the increasing with pressure role of the biquadratic intermolecular exchange which results in instability of the initial antiferromagnetic state. 2006 Article О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде / В.М. Калита, В.М. Локтев // Физика низких температур. — 2006. — Т. 32, № 3. — С. 317-322. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 61.12.–q, 62.50.+p, 75.10.–b http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120148 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Низкотемпеpатуpный магнетизм Низкотемпеpатуpный магнетизм
spellingShingle	Низкотемпеpатуpный магнетизм Низкотемпеpатуpный магнетизм Калита, В.М. Локтев, В.М. О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде Физика низких температур
description	Предпринята попытка дать теоретическую интерпретацию наблюдаемому коллапсу магнитного состояния в твердом кислороде под действием давления. Основное предположение опирается на возрастающую с увеличением давления роль биквадратичного межмолекулярного обмена, который приводит к неустойчивости исходного антиферромагнитного состояния.
format	Article
author	Калита, В.М. Локтев, В.М.
author_facet	Калита, В.М. Локтев, В.М.
author_sort	Калита, В.М.
title	О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде
title_short	О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде
title_full	О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде
title_fullStr	О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде
title_full_unstemmed	О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде
title_sort	о магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Низкотемпеpатуpный магнетизм
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/120148
citation_txt	О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде / В.М. Калита, В.М. Локтев // Физика низких температур. — 2006. — Т. 32, № 3. — С. 317-322. — Бібліогр.: 28 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT kalitavm omagnitnomkollapsevsilʹnosžatomtverdomkislorode AT loktevvm omagnitnomkollapsevsilʹnosžatomtverdomkislorode
first_indexed	2025-07-08T17:19:42Z
last_indexed	2025-07-08T17:19:42Z
_version_	1837100101811568640
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 3, ñ. 317–322 Î ìàãíèòíîì êîëëàïñå â ñèëüíî ñæàòîì òâåðäîì êèñëîðîäå Â.Ì. Êàëèòà Èíñòèòóò ôèçèêè ÍÀÍ Óêðàèíû, ïð. Íàóêè, 46, ã. Êèåâ, 03028, Óêðàèíà Â.Ì. Ëîêòåâ Èíñòèòóò òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè èì. Í.Í. Áîãîëþáîâà ÍÀÍ Óêðàèíû, óë. Ìåòðîëîãè÷åñêàÿ, 14-á, ã. Êèåâ, 03143, Óêðàèíà E-mail: vloktev@bitp.kiev.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 12 àâãóñòà 2005 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 30 ñåíòÿáðÿ 2005 ã. Ïðåäïðèíÿòà ïîïûòêà äàòü òåîðåòè÷åñêóþ èíòåðïðåòàöèþ íàáëþäàåìîìó êîëëàïñó ìàãíèò- íîãî ñîñòîÿíèÿ â òâåðäîì êèñëîðîäå ïîä äåéñòâèåì äàâëåíèÿ. Îñíîâíîå ïðåäïîëîæåíèå îïèðà- åòñÿ íà âîçðàñòàþùóþ ñ óâåëè÷åíèåì äàâëåíèÿ ðîëü áèêâàäðàòè÷íîãî ìåæìîëåêóëÿðíîãî îáìå- íà, êîòîðûé ïðèâîäèò ê íåóñòîé÷èâîñòè èñõîäíîãî àíòèôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ. Çðîáëåíî ñïðîáó äàòè òåîðåòè÷íó ³íòåðïðåòàö³þ êîëàïñó ìàãí³òíîãî ñòàíó, ùî ñïîñòå- ð³ãàºòüñÿ â òâåðäîìó êèñí³ ï³ä ä³ºþ òèñêó. Îñíîâíå ïðèïóùåííÿ ñïèðàºòüñÿ íà çðîñòàþ÷ó ç³ çðîñòàííÿì òèñêó ðîëü á³êâàäðàòè÷íîãî ì³æìîëåêóëÿðíîãî îáì³íó, ÿêèé ïðèçâîäèòü äî íå- ñò³éêîñò³ âèõ³äíîãî àíòèôåðîìàãí³òíîãî ñòàíó. PACS: 61.12.–q, 62.50.+p, 75.10.–b Êëþ÷åâûå ñëîâà: òâåðäûé êèñëîðîä, áèêâàäðàòè÷íûé îáìåí, ìàãíèòíûé êîëëàïñ, îäíîèîííàÿ àíèçîòðîïèÿ Ââåäåíèå Íåïðåðûâíàÿ ñâÿçü ìåæäó êðèñòàëëè÷åñêèìè ñòðóêòóðàìè òåðìîäèíàìè÷åñêè ñòàáèëüíûõ ôàç — �, � è � — òâåðäîãî êèñëîðîäà è ìàãíèòíûìè (îá- ìåííûìè) ìåæìîëåêóëÿðíûìè âçàèìîäåéñòâèÿìè, ìîæíî ñ÷èòàòü, äàâíî è õîðîøî óñòàíîâëåíà [1–4] (ñì. òàêæå äåòàëüíûé îáçîð [5]). Â ïîñëåäíèå ãîäû ïîâûøåííûé èíòåðåñ âûçûâàåò èçó÷åíèå êèñëîðîä- íûõ ôàç �, �, � — âûñîêîãî äàâëåíèÿ, äëÿ êîòîðûõ ïîäîáíàÿ ñâÿçü òàêæå ïðîñëåæèâàåòñÿ [6–10]. Ïðè âûçâàííîì âíåøíèì äàâëåíèåì P ôàçîâîì ñòðóê- òóðíîì ïåðåõîäå èç �-ôàçû â �-ôàçó ïðîèñõîäèò (ïî ñóòè, âûíóæäåííàÿ) ïîäñòðîéêà äâóõïîäðåøåòî÷- íîé àíòèôåððîìàãíèòíîé ñòðóêòóðû ïîä êîíêðåò- íóþ êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó �-ôàçû [8], à ïðè ��-ïåðåõîäå ìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå ïðîïàäàåò âî- îáùå, èëè êîëëàïñèðóåò [11–14], ÷òî â ðàáîòàõ [15–17] ñâÿçûâàåòñÿ ñ îáðàçîâàíèåì óñòîé÷èâûõ ñèíãëåòíûõ êîìïëåêñîâ Î4. Òåì áîëüøåå óäèâëåíèå âûçâàëî íåäàâíåå ñîîá- ùåíèå Ãîí÷àðåíêî [18], êîòîðîìó ìåòîäîì íåéòðîí- íîé äèôðàêöèè óäàëîñü íå êîñâåííî, à íåïîñðåäñò- âåííî íàáëþäàòü ìàãíèòíûé êîëëàïñ âíóòðè îäíîé êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû, à èìåííî �-O2. Â îá- ëàñòè åå ñóùåñòâîâàíèÿ èìåþòñÿ, êàê îêàçàëîñü, äâà ñòàáèëüíûõ â ìàãíèòíîì îòíîøåíèè ñîñòîÿíèÿ: ìàã- íèòîóïîðÿäî÷åííîå (â îáîçíà÷åíèÿõ [18]) �-I è ïðè áîëåå âûñîêèõ P íåìàãíèòíîå �-II. Ïðè íèçêèõ òåì- ïåðàòóðàõ (Ò � 100 Ê) ýòîò êîëëàïñ ñîïðîâîæäàåò, êàê ãîâîðèëîñü, ìàãíèòîñòðóêòóðíûé ïåðåõîä �-I � �, îäíàêî â îáëàñòè òåìïåðàòóð Ò > 100 Ê è Ð 8 ÃÏà èñ÷åçíîâåíèå ìàãíèòíîãî îòêëèêà â ñïåêòðàõ ðàñ- ñåÿíèÿ íåéòðîíîâ ïðîèñõîäèò áåç êàêîãî áû òî íè áûëî (âî âñÿêîì ñëó÷àå, íàáëþäàåìîãî) èçìåíåíèÿ ñèììåòðèè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, êîòîðàÿ, êàê èçâåñòíî (ñì. [5]), äëÿ �-O2 ÿâëÿåòñÿ îðòîðîìáè÷å- ñêîé, è ôàçîâûé ïåðåõîä �-I � �-II ÿâëÿåòñÿ ìàã- íèòíûì. © Â.Ì. Êàëèòà, Â.Ì. Ëîêòåâ, 2006 Íàïîìíèì, ÷òî âñëåäñòâèå íåçàïîëíåííîñòè -ñî- ñòîÿíèé è íàëè÷èÿ ñïèíà â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè ìîëåêóë O2 îáìåííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ âíîñèò ñó- ùåñòâåííûé âêëàä â èõ ìåæìîëåêóëÿðíûå ïàðíûå âçàèìîäåéñòâèÿ. Â ðåçóëüòàòå ãèáðèäèçàöèÿ ýòèõ ñîñòîÿíèé ïðèâîäèò ê ñèëüíîé îáìåííîé ñâÿçè, êî- òîðàÿ, â ñâîþ î÷åðåäü, çàâèñèò îò âçàèìíîãî íàïðàâ- ëåíèÿ ñïèíîâ ýëåêòðîíîâ. Òåì ñàìûì, óñòàíàâëèâàÿ òî èëè èíîå ìàãíèòíîå óïîðÿäî÷åíèå, ìîæíî «ðåãó- ëèðîâàòü» ñèëó ìåæìîëåêóëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, à ñëåäîâàòåëüíî, âëèÿòü íà êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóê- òóðó. Ðàçóìååòñÿ, â ðåàëüíîé ñèñòåìå âûáîð ìåæäó ñèììåòðèåé ðåøåòêè è âèäîì ìàãíèòíîãî ïîðÿäêà ïðîèñõîäèò ñàìîñîãëàñîâàííî è îïðåäåëÿåòñÿ ìèíè- ìóìîì ñâîáîäíîé ýíåðãèè ïðè äàííûõ T è P. Â ðàìêàõ ãåéçåíáåðãîâñêîé ñ ó÷åòîì îäíîìîëåêó- ëÿðíîé àíèçîòðîïèè ìîäåëè, êîòîðàÿ îáû÷íî è èñ- ïîëüçóåòñÿ äëÿ îïèñàíèÿ ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñòðóêòóð (ñì. [5,19]), ïîëó÷èòü îáíàðóæåííîå â ðà- áîòå [18] ÿâëåíèå, ïî-âèäèìîìó, íå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæíûì. Â ýòîì ñëó÷àå ñëåäîâàëî áû ïðåäïîëî- æèòü, ÷òî ïðè ñæàòèè êðèñòàëëà àíòèôåððîìàãíèò- íîå ìåæñïèíîâîå âçàèìîäåéñòâèå óìåíüøàåòñÿ òàê, ÷òî ïðè íåêîòîðîì äàâëåíèè ñòàíîâèòñÿ ñðàâíèìûì ñ èñõîäíî ìàëîé îäíî÷àñòè÷íîé (â òâåðäîì êèñëîðî- äå îäíîìîëåêóëÿðíîé) àíèçîòðîïèåé è îñíîâíûì ñîñòîÿíèåì ìîëåêóëû O2, ïî ñóùåñòâó, ñòàíîâèòñÿ âàí-ôëåêîâñêèé ñèíãëåò. Â òî æå âðåìÿ îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå äâóõ ñïèíîâ S1 è S2 ñîñòîèò íå òîëüêî èç îáû÷íîãî ñêà- ëÿðíîãî ïðîèçâåäåíèÿ S S1 2, à âêëþ÷àåò âñå âîçìîæ- íûå ïðîèçâåäåíèÿ ( )S S1 2 2S [20]. Ïîñêîëüêó â ìîëå- êóëå O2 ñïèí S � 1, îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå ïàðû ìîëåêóë ñ íåîáõîäèìîñòüþ äîëæíî ñîäåðæàòü íå òîëüêî áèëèíåéíûé (ãåéçåíáåðãîâñêèé), íî è áè- êâàäðàòè÷íûé îáìåí, îïðåäåëÿåìûé ( )S S1 2 2. Êàê è ãåéçåíáåðãîâñêèé, áèêâàäðàòè÷íûé îáìåí îïðåäåëÿ- åòñÿ âèðòóàëüíûìè ìåæìîëåêóëÿðíûìè ïåðåõîäàìè ýëåêòðîíîâ, îäíàêî âîçíèêàåò â ñëåäóþùåì ïîðÿäêå òåîðèè âîçìóùåíèé ïî ïàðàìåòðó t/ ECT� (t — ìàò- ðè÷íûé ýëåìåíò ïåðåõîäà ñ ðîæäåíèåì çàðÿæåííûõ ïàð O O2 2 � �, à �ECT — ðàçíîñòü ìåæäó ýíåðãèÿìè âîçáóæäåííîãî ñîñòîÿíèÿ ñ ïåðåíîñîì çàðÿäà è íà- ÷àëüíûì íåéòðàëüíûì ñîñòîÿíèåì O O2 2). Ïðè ýòîì âêëàä â âåëè÷èíó áèêâàäðàòè÷íîãî îáìåíà äîëæíî äàâàòü ñîñòîÿíèå O O2 2 2 2� �, êîòîðoå îáû÷íî íå ó÷èòûâàåòñÿ ââèäó ìàëîé âåðîÿòíîñòè äâóõýëåê- òðîííûõ ïðîöåññîâ. Îäíàêî íå èñêëþ÷åíî, ÷òî èõ ðîëü ìîæåò (è äîëæíà) ïîâûøàòüñÿ ïðè ñáëèæåíèè ìîëåêóë. Áèêâàäðàòè÷íûé îáìåí ìîæíî ðàññìàòðèâàòü è êàê ýôôåêòèâíûé âêëàä â ìåæñïèíîâûå âçàèìîäåé- ñòâèÿ, îñóùåñòâëÿåìûå ïîñðåäñòâîì ñïèí-óïðóãîãî âçàèìîäåéñòâèÿ [20,21]. Ñ ïîìîùüþ òàêèõ âçàèìî- äåéñòâèé â [2] áûë îáúÿñíåí ôàçîâûé ïåðåõîä èç �- â �-ôàçó, à ñîîòâåòñòâóþùåå áèêâàäðàòè÷íîå ïî ñïèíàì ñëàãàåìîå ìîæíî ó÷èòûâàòü ïðè ôåíîìåíî- ëîãè÷åñêîì îïèñàíèè ýôôåêòîâ ïðîÿâëåíèÿ áèêâàä- ðàòè÷íîãî îáìåíà. Íî íóæíî îòìåòèòü, ÷òî äëÿ ýòèõ äâóõ ðàçíûõ ïî ñâîåé ïðèðîäå ìåõàíèçìîâ âîçíèê- íîâåíèÿ áèêâàäðàòè÷íîãî îáìåíà ñîîòâåòñòâóþùèå åìó êîíñòàíòû ìîãóò èìåòü, âîîáùå ãîâîðÿ, ðàçíûå çíàêè. Èññëåäóÿ ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ïîäâåðãíóòîãî ñæàòèþ òâåðäîãî êèñëîðîäà, áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî ìå- æäó ìîëåêóëàìè O2 ñóùåñòâóåò àíòèôåððîìàã- íèòíûé (ñ ïîëîæèòåëüíîé êîíñòàíòîé) ãåéçåíáåð- ãîâñêèé îáìåí, à òàêæå áèêâàäðàòè÷íûé îáìåí. Âëèÿíèå ñæàòèÿ íà èçìåíåíèå ìàãíèòíîãî ñîñòîÿ- íèÿ òâåðäîãî êèñëîðîäà áóäåò ó÷òåíî ÷åðåç çàâèñè- ìîñòü êîíñòàíò ãåéçåíáåðãîâñêîãî è áèêâàäðàòè÷íî- ãî îáìåíîâ îò âåëè÷èíû ïðèëîæåííîãî äàâëåíèÿ. Ïðè ýòîì áóäåò ïîêàçàíî, ÷òî åñëè ïðè óñèëåíèè ñæàòèÿ âåëè÷èíà áèêâàäðàòè÷íîãî îáìåíà ðàñòåò áûñòðåå ãåéçåíáåðãîâñêîãî, òî ïðîèñõîäèò ôàçîâûé ïåðåõîä èç àíòèôåððîìàãíèòíîãî â íåïîëÿðèçîâàí- íîå ñïèíîâîå ñîñòîÿíèå ìîëåêóë O2, êîòîðûé ìîæåò îòâå÷àòü íàáëþäàåìîìó â ýêñïåðèìåíòàõ êîëëàïñó ìàãíåòèçìà â òâåðäîì O2. Ãàìèëüòîíèàí è ýíåðãèÿ ìåæñïèíîâûõ âçàèìîäåéñòâèé Ãàìèëüòîíèàí äâóõïîäðåøåòî÷íîãî ëåãêîïëîñêî- ñòíîãî ñ îäíî÷àñòè÷íîé àíèçîòðîïèåé àíòèôåððî- ìàãíåòèêà ñ áèëèíåéíûìè è áèêâàäðàòè÷íûìè îá- ìåííûìè âçàèìîäåéñòâèÿìè çàïèøåì â âèäå [20,22] H � � � � �J K D SZ n m n m n m n m n m n m n S S S S � � � � � � � � � � � � � ( ) [( ) 2 2 ( ) ] ,SX n n � � 2� (1) ãäå n m� �, — âåêòîðû, êîòîðûå çàäàþò ïîëîæåíèÿ ñïèíîâ ìîëåêóë O2; �, � = 1, 2 íóìåðóþò ïîäðåøåò- êè; Jn m� � è Kn m� � — êîíñòàíòû áèëèíåéíîãî è áè- êâàäðàòè÷íîãî îáìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé; Sn� — îïåðàòîð ñïèíà; D — êîíñòàíòà îäíî÷àñòè÷íîé àíè- çîòðîïèè, îòíîñÿùåéñÿ ê ëåãêîïëîñêîñòíîìó òèïó. Ïðèìåì âî âíèìàíèå, ÷òî Jn m� � è Kn m� � çàâèñÿò îò ìåæìîëåêóëÿðíûõ ðàññòîÿíèé, êîòîðûå èçìåíÿþò- ñÿ ïî ìåðå ïðèëîæåíèÿ ê êðèñòàëëó äàâëåíèÿ. Â òî æå âðåìÿ, ïîñêîëüêó îäíî÷àñòè÷íàÿ àíèçîòðîïèÿ èìååò âíóòðèìîëåêóëÿðíóþ ïðèðîäó, áóäåì ïîëà- ãàòü D P D( ) � . Ïîëàãàÿ â ïðîñòåéøåì ïðèáëèæåíèè ñàìîñîãëà- ñîâàííîãî ïîëÿ, ÷òî ðåàëèçóþòñÿ òîëüêî äâóõïîäðå- øåòî÷íûå ñîñòîÿíèÿ, çàïèøåì ýíåðãèþ, îòâå÷àþ- ùóþ ãàìèëüòîíèàíó (1): 318 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 3 Â.Ì. Êàëèòà, Â.Ì. Ëîêòåâ E J P K P K P Q Q Djk jk jk � � � � � [ ( ) ( )] ( ) ( �� 1 2 s s Q QZZ XX � � �� ) , (2) ãäå s s� �, — ñðåäíèå ñïèíîâ â ïîäðåøåòêàõ, à Qjk � — ñðåäíèå çíà÷åíèÿ êîìïîíåíò òåíçîðà 2-ãî ðàíãà êâàäðóïîëüíîãî ñïèíîâîãî ìîìåíòà [22], çàäàâàåìîãî ñèììåòðèçîâàííûìè ïðîèçâåäåíèÿìè ( )S S S Sj k k j � � � � � 2 ñïèíîâûõ îïåðàòîðîâ, ãäå èíäåê- ñû ïðèíèìàþò çíà÷åíèÿ j, k = X, Y, Z. Êîíñòàíòû â (2) ñâÿçàíû ñ ïàðàìåòðàìè ãàìèëüòîíèàíà (1) ñîîò- íîøåíèÿìè J P��( ) = Jn m n � � � � , K P��( ) = Kn m n � � � � ; ïðè ýòîì ðåçóëüòàò ñóììèðîâàíèÿ îáìåííûõ ïàðà- ìåòðîâ ïðè ñæàòèè êðèñòàëëà çàâèñèò îò Ð. Îïðåäåëåíèå ñïèíîâîé êîíôèãóðàöèè, â êîòîðîé ýíåðãèÿ (2) ïðèíèìàåò ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå, äîñòàòî÷íî ñëîæíàÿ çàäà÷à. Äåëî â òîì, ÷òî â ðàñ- ñìàòðèâàåìîì ñëó÷àå êîíå÷íîé ëåãêîïëîñêîñòíîé îäíî÷àñòè÷íîé àíèçîòðîïèè è êîíå÷íîãî áèêâàä- ðàòè÷íîãî îáìåíà íåïðèìåíèì êâàçèêëàññè÷åñêèé ïîäõîä, â êîòîðîì ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ìîäóëü ñïè- íîâ ïîñòîÿíåí, à èçìåíÿòüñÿ ìîæåò ëèøü èõ âçà- èìíàÿ îðèåíòàöèÿ. Îäíî÷àñòè÷íàÿ àíèçîòðîïèÿ ïðèâîäèò ê ïåðåìåøèâàíèþ ðàçëè÷íûõ ñîñòîÿíèé ñïèíîâîãî ìóëüòèïëåòà, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ñðåäíèé ñïèí è ïðè T = 0 îêàçûâàåòñÿ ìåíüøå S( )� 1 . Áè- êâàäðàòè÷íûé îáìåí òàêæå ñïîñîáñòâóåò ýòîìó è äàæå ñàì ïî ñåáå ìîæåò ñòàáèëèçèðîâàòü íåïîëÿðè- çîâàííîå ñîñòîÿíèå (ñ ïðîåêöèåé sZ � 0) ìîëåêóëû â êà÷åñòâå îñíîâíîãî. Ïðè àíàëèçå ñïèíîâûõ êîíôèãóðàöèé ñïèíîâûõ ñèñòåì, ïîäîáíûõ (1), ðàíåå [20,22] èñïîëüçîâàëñÿ ïîäõîä, îñíîâàííûé íà ïðîöåäóðå ñàìîñîãëàñîâà- íèÿ. Îäíàêî, êàê íåäàâíî ïîêàçàíî [23,24], ïðè îï- ðåäåëåíèè ñïèíîâûõ êîíôèãóðàöèé òàêèõ ñèñòåì ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí òåðìîäèíàìè÷åñêèé ïîä- õîä, êîòîðûé ïðè îïðåäåëåíèè îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû è ôàçîâûõ ïðåâðàùåíèé ïîçâîëÿåò ïðèìå- íÿòü ìåòîäû òåîðèè ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ Ëàíäàó. Óðàâíåíèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ Ïðè ðàñ÷åòå ýíåðãèè îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ ñîãëàñ- íî âûðàæåíèþ (2) ó÷òåì, ÷òî äëÿ êîëëèíåàðíîé àí- òèôåððîìàãíèòíîé äâóõïîäðåøåòî÷íîé ñïèíîâîé êîíôèãóðàöèè, îòâå÷àþùåé �-O2, âîëíîâûå ôóíê- öèè îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ ñïèíîâ èìåþò âèä [22] \| cos \| sin \|� � � � � �n n n� � � � �1 1 , (3) ãäå � �n — ïàðàìåòð ïåðåìåøèâàíèÿ ñîñòîÿíèé \|1�, \|� �1 . Â îäíîðîäíîì ìàãíèòíîì ñîñòîÿíèè ôóíêöèÿ (3) íå çàâèñèò îò n� , èëè \| cos \| sin \|� � �� 1 1 . (4) Ïðè ýòîì ïðîåêöèè ñðåäíèõ ñïèíîâ ïîäðåøåòîê íà îñü àíòèôåððîìàãíåòèçìà ðàâíû s� �� cos 2 , QZZ � � 1 , QXX � �� ( sin )1 2 2 , QYY � �� ( sin )1 2 2 , à íåäèàãîíàëüíûå êîìïîíåíòû òåíçîðà Qjk � ðàâíû íóëþ. Èç ýòèõ ñîîòíîøåíèé âèäíî, ÷òî ïàðàìåòðû ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè çàâèñÿò îò âåëè÷èíû �� , à ïîýòîìó ïðè ïîäñòàíîâêå ýòèõ ñîîòíîøåíèé â (2) ïîëó÷èì âûðàæåíèå äëÿ ýíåðãèè, çàâèñÿùåé îò �� . Òàêèì îáðàçîì, â ïðåäñòàâëåíèè (4) ýíåðãèÿ îñ- íîâíîãî ñîñòîÿíèÿ áóäåò ôóíêöèåé ïîëÿðèçàöèè è çàïèñûâàåòñÿ â âèäå E J P K P K P � � �[ ( ) ( )] cos cos ( )[ ( , �� 1 2 2 2 1 1 4 1 � � � � � sin )( sin ) ( sin )( sin )] , 2 1 2 1 4 1 2 1 2 � � � � � � � � � � D [ ( sin )] . , 1 1 2 1 2 � �� (5) Ïîëó÷åííîå âûðàæåíèå (5) äëÿ ýíåðãèè îñíîâíî- ãî ñîñòîÿíèÿ ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ñïèíîâûå êîí- ôèãóðàöèè ïóòåì åå ìèíèìèçàöèè ïî ïàðàìåòðàì �� , îïðåäåëÿþùèì âåëè÷èíó ñïèíîâîé ïîëÿðèçà- öèè ìîëåêóë êèñëîðîäà. Ýòà ïðîöåäóðà áîëåå ïîñëåäîâàòåëüíà, ÷åì ñàìîñîãëàñîâàíèå. Ïðè ýòîì íóæíî îòìåòèòü, ÷òî âûðàæåíèå (5) ïðèíöèïèàëüíî îòëè÷àåòñÿ îò òðàäèöèîííîãî ïðåäñòàâëåíèÿ òåðìî- äèíàìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ, ïðèâåäåííûõ â òîì ÷èñ- ëå è â ðàáîòàõ [25–27], òàê êàê ïîçâîëÿåò ïðî- ñëåäèòü (ñì. íèæå) çà ïðîöåññîì ïîëÿðèçàöèè îäíîèîííûõ ñîñòîÿíèé ïðè ôàçîâûõ ïåðåõîäàõ. Ìèíèìèçèðóÿ (5) ïî ïàðàìåòðàì �� , çàïèøåì óðàâíåíèÿ äëÿ îïðåäåëåíèÿ ðàâíîâåñíîé ñïèíîâîé êîíôèãóðàöèè àíòèôåððîìàãíåòèêà: � � � � � � � E J P K P D J P � � � 1 11 11 1 1 12 4 2 2 2 2 { [ ( ) ( )] sin } cos [ ( ) � � K P K P 12 1 2 12 1 2 2 2 2 2 2 0 ( )] sin cos ( ) cos sin ; � � � � (6) Î ìàãíèòíîì êîëëàïñå â ñèëüíî ñæàòîì òâåðäîì êèñëîðîäå Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 3 319 � � � � � � � E J P K P D J P � � � 2 22 22 2 2 12 4 2 2 2 2 { [ ( ) ( )] sin } cos [ ( ) � � K P K P 12 2 1 12 2 1 2 2 2 2 2 0 ( )] sin cos ( ) cos sin . � � � � (7) Âèäíî, ÷òî ñèñòåìà óðàâíåíèé (6), (7) âñëåäñòâèå ýêâèâàëåíòíîñòè ïîäðåøåòîê ñèììåòðè÷íà îòíî- ñèòåëüíî çàìåíû � �1 2� , ïðè ýòîì J J11 22� , K K11 22� . Àíàëèç ñïèíîâûõ êîíôèãóðàöèé è ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ ìåæäó íèìè, èíäóöèðîâàííûõ âíåøíèì äàâëåíèåì Ñèñòåìà óðàâíåíèé (6), (7) äîïóñêàåò ñóùåñò- âîâàíèå ðåøåíèé ñ cos 2 1� è cos 2 2� íå ðàâíûìè íóëþ. Îäíàêî, ÷òî î÷åíü âàæíî, ýòà ñèñòåìà èìååò è äâà òèïà íåïîëÿðèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ñ cos 2 1� = � cos 2 2� = 0. 1. Ñîñòîÿíèÿ ñ ýêâèâàëåíòíûìè êâàäðóïîëüíûìè ñïèíîâûìè ìîìåíòàìè ìîëåêóë îáåèõ ïîäðåøåòîê ðåàëèçóåòñÿ ïðè � � 1 2 4� � � . Ïðè ýòîì ñïèíîâàÿ ïëîòíîñòü â îáåèõ ïîäðåøåòêàõ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îäíîîñíûå, ñïëþñíóòûå âäîëü îñè Y ýëëèïñîèäû âðàùåíèÿ. Êîìïîíåíòû ýòîãî êâàäðóïîëüíîãî ìîìåíòà ðàâíû: Q QZZ ZZ 1 2 1� � , Q QXX XX 1 2 1� � , Q QYY YY 1 2 0� � . Â ìàãíèòíîì îòíîøåíèè òàêîå ñî- ñòîÿíèå ÿâëÿåòñÿ îäíîïîäðåøåòî÷íûì; åãî ýíåðãèÿ EI = 4 11 12[ ( ) ( ) ]K P K P D � . 2. Äâóõïîäðåøåòî÷íîå êâàäðóïîëüíîå ñîñòîÿíèå ðåàëèçóåòñÿ, êîãäà � � 1 2 4� � � � . Â íåì ñïèíîâàÿ ïëîòíîñòü èìååò âèä òàêæå ñïëþñíóòûõ îäíîîñíûõ ýëëèïñîèäîâ âðàùåíèÿ, íî ó ïåðâîé ïîäðåøåòêè îñü ýëëèïñîèäà ïàðàëëåëüíà îñè Y, à ó âòîðîé — îñè X. Äåéñòâèòåëüíî, â ýòîì ñëó÷àå ñëåäóåò ãîâîðèòü î äâóõïîäðåøåòî÷íîé ñòðóêòóðå, òàê êàê êîìïîíåíòû êâàäðóïîëüíîãî ìîìåíòà ìîëåêóë îáåèõ ïîäðåøåòîê ïðèíèìàþò ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ: Q QZZ ZZ 1 2 1� � , QXX 1 �QYY 2 1� , QYY 1 �QXX 2 0� . Ýíåðãèÿ ýòîãî ñî- ñòîÿíèÿ EII = 4 2 311 12K P K P D( ) ( ) � . Êîãäà K�� 0, ìèíèìàëüíîé îêàçûâàåòñÿ ýíåðãèÿ EI. Åñ- ëè æå D K� 2 12, òî ïðåèìóùåñòâåííûì áóäåò ñî- ñòîÿíèå ñ ýíåðãèåé EII. Ðàññìîòðèì òåïåðü ðåøåíèÿ ñèñòåìû (6), (7), êî- ãäà âåëè÷èíû ïîëÿðèçàöèè ñïèíîâ ïîäðåøåòîê íå ðàâíû íóëþ. Ïðè ýòîì ñíà÷àëà îáñóäèì ïðåäåëüíûé ñëó÷àé èçîòðîïíîãî àíòèôåððîìàãíåòèêà ñ D = 0. Àíòèôåððîìàãíèòíîé ôàçå îòâå÷àåò ðåøåíèå sin sin2 2 01 2� �� , ïðè êîòîðîì ñïèíû ïîäðå- øåòîê èìåþò ïðåäåëüíóþ ïîëÿðèçàöèþ cos 2 1� � � � �cos 2 12� , èëè �1 0� , à � 2 2� � . Êâàäðóïîëü- íûé ñïèíîâûé ìîìåíò â ýòîì ñëó÷àå îòâå÷àåò âûòÿ- íóòîìó îäíîîñíîìó ýëëèïñîèäó âðàùåíèÿ ñ îñüþ, ëåæàùåé âäîëü âåêòîðà ñðåäíåãî ñïèíà ïîäðåøåòêè. Ïðè ýòîì Q QZZ ZZ 1 2 1� � , Q QXX XX 1 2 1 2� � � ,QYY 1 � � � �QYY 2 1 2. Ýíåðãèÿ òàêîé àíòèôåððîìàãíèòíîé ôàçû E P J P K P J P K P AFM( ) [ ( ) ( )] [ ( ) ( )] , � � � � 2 2 2 11 11 12 12 à ýíåðãèè îäíî- è äâóõïîäðåøåòî÷íûõ êâàäðóïîëü- íûõ ôàç E Ð K P K PI( ) [ ( ) ( )]� 4 11 12 è E ÐII( ) � � 2 2 11 12[ ( ) ( )]K P K P ñîîòâåòñòâåííî. Ïðè îòðèöàòåëüíûõ âåëè÷èíàõ áèêâàäðàòè÷íîãî îáìåíà âîçìîæåí èíäóöèðîâàííûé äàâëåíèåì ôà- çîâûé ïåðåõîä I ðîäà èç àíòèôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ â êâàäðóïîëüíîå îäíîïîäðåøåòî÷íîå ñîñòîÿíèå, óñëîâèåì êîòîðîãî ñëóæèò ðàâåíñòâî E P E ÐAFM( ) ( )� I , èëè J P J P11 1 12 1( ) ( )� = K P11 1( ) , (8) ãäå P1 — äàâëåíèå, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò ýòîò ôàçîâûé ïåðåõîä. Â òâåðäîì êèñëîðîäå J P12 0( ) � , âåëè÷èíà J P11( ), ñêîðåå âñåãî, òîæå ïî- ëîæèòåëüíà, à èõ ðàçíîñòü â ëåâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ (8) îòðèöàòåëüíà. Òàêèì îáðàçîì, êîíñòàíòà K11 â ïðàâîé ÷àñòè (8) òàêæå äîëæíà áûòü îòðèöàòåëü- íîé. Åñëè K P12 0( ) � , òî èç óñëîâèÿ ðàâåíñòâà ýíåð- ãèé E P E ÐAFM( ) ( )� II ìîæíî íàéòè âåëè÷èíó äàâ- ëåíèÿ P2, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò ôàçîâûé ïåðåõîä I ðîäà èç àíòèôåððîìàãíèòíîé ôàçû â êâàäðóïîëü- íóþ äâóõïîäðåøåòî÷íóþ ôàçó, êîãäà J P J P12 2 11 2( ) ( )� = K P K P12 2 11 2( ) ( )� . (9) 320 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 3 Â.Ì. Êàëèòà, Â.Ì. Ëîêòåâ Äðóãèìè ñëîâàìè, óñëîâèå ôîðìèðîâàíèÿ êâàäðóïîëüíîé ôàçû ñîîòâåòñòâóåò, êàçàëîñü áû, æåñòêîìó òðåáîâàíèþ áîëåå áûñòðîãî ðîñòà âåëè÷èíû Kn m� � (Ð) ïî ñðàâíåíèþ ñ Jn m� � (Ð). Îäíàêî òàêàÿ âîçìîæíîñòü âïîëíå ìîæåò ðåà- ëèçîâàòüñÿ. Äåéñòâèòåëüíî, îáìåííûå êîíñòàíòû â ñèëó ýêñïîíåíöèàëüíîãî óáûâàíèÿ àòîìíûõ âîëíîâûõ ôóíêöèé ñ ðàññòîÿíèåì òàêæå, êàê ïðàâèëî, óáûâàþò ýêñïîíåíöèàëüíî. Ïîýòîìó äëÿ îáåçðàçìåðåííîãî ìåæìîëåêóëÿðíîãî ðàññòîÿíèÿ x âåëè÷èíû J è K ïðîïîðöèîíàëüíû ñîîòâåòñòâåííî exp (–x) è exp (–2x). Èç ýòîãî, â ÷àñòíîñòè, ñëåäó- åò, ÷òî åñëè óñëîâèå (8) èìååò ìåñòî â âûñîêîñæàòîì êèñëîðîäå, èëè äëÿ x � 1, òî â èñõîäíîì (íåñæàòîì) ñîñòîÿ- íèè, êîãäà x >> 1, äîëæíî âûïîëíÿòüñÿ íåðàâåíñòâî J >> K. Íî ìîæíî ñêàçàòü è èíà÷å: óáûâàíèå ìåæìîëåêóëÿð- íîãî ðàññòîÿíèÿ ïðèâîäèò ê ðîñòó ïàðàìåòðà t/ ECT� (ñì. âûøå), ðàçëîæåíèå ïî êîòîðîìó ïðè âûñîêèõ Ð òåðÿåò ñìûñë è ôàêòè÷åñêè ïðîïàäàåò ðàçëè÷èå ìåæäó âåëè÷èíàìè áèëèíåéíîãî è áèêâàäðàòè÷íîãî îáìåíîâ. Îòìåòèì, ÷òî îáñóæäàåìûå ôàçîâûå ïåðåõîäû, êàê ïîêàçàíî â [20,28], íå çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû. Îïðåäåëèì óñëîâèÿ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ, èíäóöè- ðîâàííûõ äàâëåíèåì, ïðè ó÷åòå îäíî÷àñòè÷íîé àíè- çîòðîïèè. Â àíòèôåððîìàãíèòíîé ôàçå ìîäóëè âåê- òîðîâ ñðåäíèõ ñïèíîâ ïîäðåøåòîê è âåëè÷èíû êîìïîíåíò êâàäðóïîëüíîãî ñïèíîâîãî ìîìåíòà â îáåèõ ïîäðåøåòêàõ îäèíàêîâûe. Â ýòîì ñëó÷àå èç (6), (7) ïîëó÷èì âûðàæåíèÿ äëÿ âåëè÷èí ïîëÿðèçà- öèé îáåèõ ïîäðåøåòîê íà îñü êâàíòîâàíèÿ: s P s P D J P J P K P 1 2 2 12 11 11 2 1 16 ( ) ( ) [ ( ) ( ) ( )] . � � � � � � (10) Èç (10) ñëåäóåò, ÷òî ïîëÿðèçàöèÿ ïîäðåøåòîê s P s P1 2 0( ) ( )� � � ïðè äàâëåíèè Ð3, êîãäà âûïîë- íÿåòñÿ ðàâåíñòâî D J P J P K P� � 4 12 3 11 3 11 3[ ( ) ( ) ( )]. (11) Ýíåðãèÿ ñîñòîÿíèÿ (10) îïèñûâàåòñÿ âûðàæåíèåì E P J P J P K P K P D D J AFM( ) [ ( ) ( ) ( )] ( ) [ � � � � 2 4 3 8 11 12 11 12 2 12 11 11( ) ( ) ( )] . P J P K P� (12) Òî÷êó ôàçîâîãî ïåðåõîäà èç àíòèôåððîìàãíèò- íîé ôàçû â êâàäðóïîëüíóþ îäíîïîäðåøåòî÷íóþ ôàçó íàéäåì èç óñëîâèÿ ðàâåíñòâa ýíåðãèé ýòèõ ôàç. Èç ðàâåíñòâà E P E ÐAFM( ) ( )� I ïîëó÷èì óðàâ- íåíèå äëÿ âåëè÷èíû êðèòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ Pcr ýòî- ãî ôàçîâîãî ïåðåõîäà: 2 8 12 11 11 2 12 11 [ ( ) ( ) ( )] [ ( ) ( J P J P K P D J P J P cr cr cr cr c � � r cr) ( )] . � K P D 11 (13) Âèäíî, ÷òî óñëîâèå (13) âûïîëíÿåòñÿ îäíîâðåìåí- íî ñ âûðàæåíèåì (11). Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðè ó÷åòå îäíî÷àñòè÷íîé àíèçîòðîïèè äàâëåíèå èíäóöèðóåò íåïðåðûâíûé ôàçîâûé ïåðåõîä II ðîäà èç àíòèôåð- ðîìàãíèòíîé ôàçû â êâàäðóïîëüíóþ îäíîïîäðåøå- òî÷íóþ ôàçó. Åñëè K P12 0( ) � , òî ïðè áîëüøîì P óñòîé÷èâûì áóäåò êâàäðóïîëüíîå äâóõïîäðåøåòî÷íîå ñîñòîÿ- íèå. Ïðè ýòîì äàâëåíèå áóäåò èíäóöèðîâàòü ôàçî- âûé ïåðåõîä I ðîäà èç àíòèôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿ- íèÿ (10) â êâàäðóïîëüíîå äâóõïîäðåøåòî÷íîå ñîñòîÿíèå. Èç ðàâåíñòâà ýíåðãèé ýòèõ ôàç ïîëó÷èì óðàâíåíèå äëÿ âåëè÷èíû äàâëåíèÿ ~Pcr ýòîãî ôàçîâî- ãî ïåðåõîäà: 2 2 8 11 12 11 12 2 [ ( ~ ) ( ~ ) ( ~ )] ( ~ ) [ J P J P K P K P D J cr cr cr cr � � � 12 11 11 0 ( ~ ) ( ~ ) ( ~ )] , P J P K Pcr cr cr� � (14) ïðè÷åì ~Pcr < Pcr . Â èòîãå, ïðè îòðèöàòåëüíûõ çíàêàõ êîíñòàíò áè- êâàäðàòè÷íîãî îáìåíà äàâëåíèå èíäóöèðóåò ôàçî- âûé ïåðåõîä II ðîäà èç àíòèôåððîìàãíèòíîãî ñî- ñòîÿíèÿ â êâàäðóïîëüíîå îäíîïîäðåøåòî÷íîå ñîñòîÿíèå ñ îòñóòñòâóþùåé ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèåé ìîëåêóë. Íåïðåðûâíîñòü ýòîãî ïåðåõîäà îáåñïå÷è- âàåò èñõîäíî ìàëàÿ îäíî÷àñòè÷íàÿ àíèçîòðîïèÿ. Ïðè ïîëîæèòåëüíîì áèêâàäðàòè÷íîì ìåæïîäðåøå- òî÷íîì îáìåíå ôàçîâûé ïåðåõîä èç àíòèôåððîìàã- íèòíîé ôàçû â êâàäðóïîëüíóþ äâóõïîäðåøåòî÷íóþ ôàçó ïðîòåêàåò ñêà÷êîîáðàçíî. Ïåðâûé ðîä ýòîãî ïåðåõîäà ñâÿçàí ñ òåì, ÷òî â àíòèôåððîìàãíèòíîé ôàçå êîìïîíåíòû êâàäðóïîëüíîãî ñïèíîâîãî ìîìåí- òà ìîëåêóë îáåèõ ïîäðåøåòîê îäèíàêîâû, òîãäà êàê â êâàäðóïîëüíîé ôàçå ñòðóêòóðà èìååò äâå ïîä- ðåøåòêè, ðàçëè÷àåìûå âåëè÷èíàìè êâàäðóïîëüíîãî ñïèíîâîãî ìîìåíòà ìîëåêóë. Çàêëþ÷åíèå Òàêèì îáðàçîì, â ïðåäïîëîæåíèè íåîäèíàêîâîãî èçìåíåíèÿ êîíñòàíò áèëèíåéíîãî è áèêâàäðàòè÷íîãî îáìåíîâ ïðè ñæàòèè �-êèñëîðîäà óäàåòñÿ îáúÿñíèòü, ïî÷åìó àíòèôåððîìàãíèòíàÿ ôàçà ñòàíîâèòñÿ íåóñ- òîé÷èâîé, à ìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå êîëëàïñèðóåò. Â çàâèñèìîñòè îò çíàêà êîíñòàíò áèêâàäðàòè÷íîãî îá- ìåíà òàêîå íåìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå ìîæåò áûòü ëèáî îäíîïîäðåøåòî÷íûì, ëèáî äâóõïîäðåøåòî÷íûì. Ïî-âèäèìîìó, â ìàãíèòíîì îòíîøåíèè (èìååòñÿ â âèäó ðåàêöèÿ íà ââåäåíèå âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ) ýòè ñîñòîÿíèÿ íå äîëæíû ñóùåñòâåííî îòëè- ÷àòüñÿ äðóã îò äðóãà. Îäíàêî èíäóöèðîâàííûé äàâ- ëåíèåì ôàçîâûé ïåðåõîä èç àíòèôåððîìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ â êâàäðóïîëüíîå îäíîïîäðåøåòî÷íîå ïðîòåêàåò íåïðåðûâíî, òîãäà êàê ïåðåõîä â êâàäðó- ïîëüíîå äâóõïîäðåøåòî÷íîå — I ðîäa. Ïîýòîìó âû- ÿñíåíèå ðîäà ôàçîâîãî ïåðåõîäà — èíòåðåñíûé àñ- ïåêò äàëüíåéøèõ èçìåðåíèé ïðîöåññà êîëëàïñà. Ñëåäóåò ñêàçàòü, ÷òî, æåëàÿ ïðîàíàëèçèðîâàòü îñíîâíûå ôèçè÷åñêèå ïðè÷èíû ìàãíèòíîãî êîëëàï- ñà â òâåðäîì O2, ìû ïðåäïîëîæèëè, ÷òî îí èìååò (ìîæåò èìåòü) ýëåêòðîííóþ ïðèðîäó. Â òî æå âðåìÿ õîðîøî èçâåñòíî (ñì. [1–5]), ÷òî â ýòîì êðèñòàëëå ñèëüíà ìàãíèòîóïðóãàÿ ñâÿçü. Ñ íåé, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíû íåáîëüøèå ìîíîêëèííûå èñêàæåíèÿ, íà- áëþäàåìûå â �-ôàçå. Íî èç îòñóòñòâèÿ ñïèíîâîãî ìîìåíòà íà óçëå â �-II-ôàçå íå ñëåäóåò îòñóòñòâèå ñâÿçè ìåæäó ñïèíîâûìè ñîñòîÿíèÿìè è ðåøåòêîé, Î ìàãíèòíîì êîëëàïñå â ñèëüíî ñæàòîì òâåðäîì êèñëîðîäå Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 3 321 äàæå åñëè ìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå — êâàäðóïîëüíîå. Ñîîòâåòñòâóþùèå âîïðîñû, îäíàêî, òðåáóþò ñïåöè- àëüíîãî ðàññìîòðåíèÿ, â êîòîðîì òàêæå íåîáõîäèìî ó÷åñòü äâóõîñíîñòü �-ôàçû è åå áëèçîñòü ê ñèëüíî èñêàæåííîé �-ôàçå. Íàêîíåö, çàìåòèì, ÷òî èíäóöèðîâàííûé äàâëåíè- åì ôàçîâûé ïåðåõîä èç àíòèôåððîìàãíèòíîé ôàçû â êâàäðóïîëüíóþ, ïðîèñõîäÿùèé ñ èçìåíåíèåì âåëè- ÷èíû ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè ìîëåêóë, áóäó÷è ïî ñâîåé ïðèðîäå êâàíòîâûì, îòíîñèòñÿ ê òàê íàçûâàå- ìûì «ìàãíèòíûì ôàçîâûì ïåðåõîäàì òèïà ñìåùå- íèÿ», òåîðèÿ êîòîðûõ àêòèâíî ðàçðàáàòûâàåòñÿ â ïîñëåäíèå ãîäû [23,24] è ïðè îñóùåñòâëåíèè êîòî- ðûõ îïðåäåëÿþùèì ÿâëÿåòñÿ êîíêóðåíöèÿ âçàèìî- äåéñòâèé ðàçíîãî òèïà. 1. C.A. English, J.A. Venables, and D.R. Salanub, Proc. Roy. Soc. London A340, 81 (1974). 2. Þ.Á. Ãàéäèäåé, Â.Ì. Ëîêòåâ, ÔÍÒ 7, 1305 (1981). 3. Yu.A. Freiman, Sov. Low. Temp. Phys. 16, 559 (1990). 4. Å.Â. Ãîìîíàé, Â.Ì. Ëîêòåâ, ÔÍÒ 31, 1002 (2005). 5. Yu.A. Freiman and H.J. Jodl, Phys. Rep. 401, 1 (2004). 6. D. Schiferl, D.T. Cromer, and R.L. Millis, Acta Crys- tallogr. Sect. B37, 1329 (1981). 7. F.A. Gorelli, M. Santoro, L. Ulivi, and M. Hanfland, Phys. Rev. B65, 172106 (2002). 8. I.N. Goncharenko, O.L. Makarova, and L. Ulivi, Phys. Rev. Lett. 93, 055502 (2004). 9. M. Nicol and K. Syassen, Phys. Rev. B28, 1201 (1983). 10. S.W. Johnson, M. Nicol, and D. Schiferl, J. Appl. Crystallogr. 26, 320 (1993). 11. S.F. Agnew, B.I. Swanson, and L.H. Jones, J. Chem. Phys. 86, 5239 (1987). 12. Y. Akayama and H. Kawamura, Phys. Rev. B54, R15602 (1996). 13. F.A. Gorelli, L. Ulivi, M. Santoro, and R. Bini, Phys. Rev. B68, 104110 (2003). 14. A.F. Goncharov, E. Gregoryanz, R.J. Hemley, and H.-K. Mao, Phys. Rev. B68, 100102 (2003). 15. F.A. Gorelli, L. Ulivi, M. Santoro, and R. Bini, Phys. Rev. Lett. 83, 4093 (1999). 16. M. Santoro, F.A. Gorelli, L. Ulivi, R. Bini, and H.J. Jodl, Phys. Rev. B64, 064428 (2001). 17. J.B. Neaton and N.W. Ascroft, Phys. Rev. Lett. 88, 205503 (2002). 18. I.N. Goncharenko, Phys. Rev. Lett. 94, 205701 (2005). 19. Êðèîêðèñòàëëû, Á.È. Âåðêèí, À.Ô. Ïðèõîòüêî (ðåä.), Íàóêîâà äóìêà, Êèåâ (1983). 20. Ý.Ë. Íàãàåâ, Ìàãíåòèêè ñî ñëîæíûìè îáìåííûìè âçàèìîäåéñòâèÿìè, Íàóêà, Ìîñêâà (1988). 21. C. Kittel, Phys. Rev. 120, 335 (1960). 22. Â.Ì. Ëîêòåâ, Â.Ñ. Îñòðîâñêèé, ÔÍÒ 20, 983 (1994). 23. Â.Ì. Êàëèòà, Â.Ì. Ëîêòåâ, ÔÒÒ 45, 1450 (2003). 24. Â.Ì. Êàëèòà, Â.Ì Ëîêòåâ, ÆÝÒÔ 125, 1149 (2004). 25. À.Ê. Çâåçäèí, Â.Ì. Ìàòâååâ, À.À. Ìóõèí, À.È. Ïî- ïîâ, Ðåäêîçåìåëüíûå èîíû â ìàãíèòîóïîðÿäî÷åííûõ êðèñòàëëàõ, Íàóêà, Ìîñêâà (1985). 26. Ô.Ï. Îíóôðèåâà, ÆÝÒÔ 89, 2270 (1985). 27. Þ.Í. Ìèöàé, À.Í. Ìàéîðîâà, Þ.À. Ôðèäìàí, ÔÒÒ 34, 66 (1992). 28. Â.Ì. Êàëèòà, À.Ô. Ëîçåíêî, ÔÍÒ 24, 958 (1998). On magnetic collapse in solid oxygen under strong pressure V.M. Kalita and V.M. Loktev An attempt has been made to give a theore- tical interpretation of the magnetic collapse ob- served in solid oxygen under pressure. The main supposition is based on the increasing with pres- sure role of the biquadratic intermolecular ex- change which results in instability of the initial antiferromagnetic state. Keywords: solid oxygen, biquadratic exchange, magnetic collapse, single-ion anisotropy 322 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2006, ò. 32, ¹ 3 Â.Ì. Êàëèòà, Â.Ì. Ëîêòåâ

О магнитном коллапсе в сильно сжатом твердом кислороде

Institution

Ähnliche Einträge