Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу

Дан обзор направлений и важнейших результатов исследования фундаментальных магнитных свойств гексагональных ферритов в Харьковском национальном университете за 50 лет. В разделе, посвященном развитию современной тематики «Нанофизика и нанотехнология феррита бария», проведен анализ влияния основны...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2005
Hauptverfasser: Мамалуй, Ю.А., Ольховик, Л.П.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2005
Schriftenreihe:Физика низких температур
Schlagworte:
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121755
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:Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу / Ю.А. Мамалуй, Л.П. Ольховик // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 3-4. — С. 356-366. — Бібліогр.: 62 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-121755
record_format dspace
spelling irk-123456789-1217552017-06-16T03:02:48Z Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу Мамалуй, Ю.А. Ольховик, Л.П. Низкотемпеpатуpный магнетизм Дан обзор направлений и важнейших результатов исследования фундаментальных магнитных свойств гексагональных ферритов в Харьковском национальном университете за 50 лет. В разделе, посвященном развитию современной тематики «Нанофизика и нанотехнология феррита бария», проведен анализ влияния основных специфических для малых частиц и их ансамблей факторов (размерного, поверхностного и коллективного) на эволюцию магнитных свойств при переходе от макрокристалла к нанокристаллу. Дано огляд напрямків та найважливіших результатів дослідження фундаментальних магнітних властивостей гексагональних феритів у Харківському національному університеті за 50 років. У розділі, присвяченому розвитку сучасної тематики «Нанофізика та нанотехнологія фериту барію», проведено аналіз впливу основних специфічних для малих частинок та їх ансамбл ів чинників (розмірного, поверхневого та колективно The lines and the most significant results of studies into fundamental magnetic properties of hexagonal ferrites at Kharkov National University during 50 years are reviewed. The Section on the modern subject «Nanophysics and Nanotechnology of Barium Ferrite» concerns the effects of the main factors (finite-size, surface and collective) specific to small particles and their ensembles on the evolution of magnetic properties at macro–nanocrystal transitions. 2005 Article Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу / Ю.А. Мамалуй, Л.П. Ольховик // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 3-4. — С. 356-366. — Бібліогр.: 62 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.50.Dd, 74.25.Ha, 75.30.Gw, 73.63.Bd http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121755 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
Мамалуй, Ю.А.
Ольховик, Л.П.
Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу
Физика низких температур
description Дан обзор направлений и важнейших результатов исследования фундаментальных магнитных свойств гексагональных ферритов в Харьковском национальном университете за 50 лет. В разделе, посвященном развитию современной тематики «Нанофизика и нанотехнология феррита бария», проведен анализ влияния основных специфических для малых частиц и их ансамблей факторов (размерного, поверхностного и коллективного) на эволюцию магнитных свойств при переходе от макрокристалла к нанокристаллу.
format Article
author Мамалуй, Ю.А.
Ольховик, Л.П.
author_facet Мамалуй, Ю.А.
Ольховик, Л.П.
author_sort Мамалуй, Ю.А.
title Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу
title_short Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу
title_full Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу
title_fullStr Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу
title_full_unstemmed Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу
title_sort гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу
publisher Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate 2005
topic_facet Низкотемпеpатуpный магнетизм
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121755
citation_txt Гексагональный феррит: от макро- к нанокристаллу / Ю.А. Мамалуй, Л.П. Ольховик // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 3-4. — С. 356-366. — Бібліогр.: 62 назв. — рос.
series Физика низких температур
work_keys_str_mv AT mamalujûa geksagonalʹnyjferritotmakroknanokristallu
AT olʹhoviklp geksagonalʹnyjferritotmakroknanokristallu
first_indexed 2025-07-08T20:28:20Z
last_indexed 2025-07-08T20:28:20Z
_version_ 1837111968829276160
fulltext Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4, ñ. 356–366 Ãåêñàãîíàëüíûé ôåððèò: îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê Õàðüêîâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èìåíè Â.Í. Êàðàçèíà ïë. Ñâîáîäû, 4, ã. Õàðüêîâ, 61077, Óêðàèíà E-mail:Larisa.P.Olkhovik@univer.kharkov.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 8 èþëÿ 2004 ã. Äàí îáçîð íàïðàâëåíèé è âàæíåéøèõ ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ ôóíäàìåíòàëüíûõ ìàãíèò- íûõ ñâîéñòâ ãåêñàãîíàëüíûõ ôåððèòîâ â Õàðüêîâñêîì íàöèîíàëüíîì óíèâåðñèòåòå çà 50 ëåò.  ðàçäåëå, ïîñâÿùåííîì ðàçâèòèþ ñîâðåìåííîé òåìàòèêè «Íàíîôèçèêà è íàíîòåõíîëîãèÿ ôåððè- òà áàðèÿ», ïðîâåäåí àíàëèç âëèÿíèÿ îñíîâíûõ ñïåöèôè÷åñêèõ äëÿ ìàëûõ ÷àñòèö è èõ àíñàìá- ëåé ôàêòîðîâ (ðàçìåðíîãî, ïîâåðõíîñòíîãî è êîëëåêòèâíîãî) íà ýâîëþöèþ ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ïðè ïåðåõîäå îò ìàêðîêðèñòàëëà ê íàíîêðèñòàëëó. Äàíî îãëÿä íàïðÿìê³â òà íàéâàæëèâ³øèõ ðåçóëüòàò³â äîñë³äæåííÿ ôóíäàìåíòàëüíèõ ìàãí³òíèõ âëàñòèâîñòåé ãåêñàãîíàëüíèõ ôåðèò³â ó Õàðê³âñüêîìó íàö³îíàëüíîìó óí³âåðñèòåò³ çà 50 ðîê³â. Ó ðîçä³ë³, ïðèñâÿ÷åíîìó ðîçâèòêó ñó÷àñíî¿ òåìàòèêè «Íàíîô³çèêà òà íàíîòåõíîëîã³ÿ ôåðèòó áàð³þ», ïðîâåäåíî àíàë³ç âïëèâó îñíîâíèõ ñïåöèô³÷íèõ äëÿ ìàëèõ ÷àñòèíîê òà ¿õ àí- ñàìáë³â ÷èííèê³â (ðîçì³ðíîãî, ïîâåðõíåâîãî òà êîëåêòèâíîãî) íà åâîëþö³þ ìàãí³òíèõ âëàñòè- âîñòåé ïðè ïåðåõîä³ â³ä ìàêðîêðèñòàëà äî íàíîêðèñòàëà. PACS: 75.50.Dd, 74.25.Ha, 75.30.Gw, 73.63.Bd 1. Ñòàíîâëåíèå ôåððèòîâîé òåìàòèêè â Õàðüêîâñêîì óíèâåðñèòåòå Ãåêñàãîíàëüíûé ôåððèò áàðèÿ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ïðåäñòàâèòåëåé ôåððèìàãíèòíûõ îêèñëîâ ñòðóêòóð- íîãî òèïà Ì. Ñèíòåçèðîâàííûé áîëåå 50 ëåò íàçàä ñïåöèàëèñòàìè ãîëëàíäñêîé ôèðìû «Ôèëëèïñ», äàííûé âûñîêîýíåðãåòè÷íûé ìàãíèòíûé ìàòåðèàë íå òîëüêî øèðîêî èñïîëüçîâàëñÿ â êà÷åñòâå ïîñòî- ÿííûõ êåðàìè÷åñêèõ ìàãíèòîâ, íî è íàäîëãî çàíÿë çàìåòíóþ íèøó â èññëåäîâàòåëüñêîé ñôåðå. Âåñîìûé âêëàä â ñòàíîâëåíèå êàê îòå÷åñòâåííîé, òàê è ìèðîâîé íàóêè, ñâÿçàííîé ñ ôåððèòîâîé òåìà- òèêîé, âíåñëà Õàðüêîâñêàÿ øêîëà ôèçèêîâ, îñíîâî- ïîëîæíèêîì êîòîðîé áûë ÷ëåí-êîððåñïîíäåíò ÀÍ ÑÑÑÐ ïðîôåññîð Åâãåíèé Ñòàíèñëàâîâè÷ Áîðîâèê. Ïîä åãî ðóêîâîäñòâîì â Õàðüêîâñêîì íàöèîíàëüíîì óíèâåðñèòåòå, íûíå íîñÿùåì èìÿ Â.Í. Êàðàçèíà, â 1955–57 ãã. áûëè ñèíòåçèðîâàíû ïåðâûå ìîíî- è ïî- ëèêðèñòàëëè÷åñêèå îáðàçöû íîâûõ ñîñòàâîâ ãåêñà- ãîíàëüíûõ ôåððèòîâ è íà÷àòî èçó÷åíèå èõ ìàãíèò- íûõ ñâîéñòâ [1–5]. Íîâûå ñîåäèíåíèÿ îêàçàëèñü áëàãîäàòíûìè îáú- åêòàìè äëÿ íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé. Îáúÿñíÿåòñÿ ýòî òåì, ÷òî â êèñëîðîäíîé óïàêîâêå, îáðàçóþùåé îñòîâ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ôåððèòîâ, èìååòñÿ ðàçíîîáðàçíûé íàáîð ìåæäîóçåëüíûõ ïîçèöèé, çà- íèìàåìûõ èîíàìè æåëåçà Fe3+ è (èëè) îäíî-, äâóõ- âàëåíòíûõ ìåòàëëîâ. Âîçìîæíîñòü ââåäåíèÿ çàìå- ùàþùèõ äèà- èëè ïàðàìàãíèòíûõ èîíîâ ïîçâîëèëà îïðåäåëåííûì îáðàçîì âëèÿòü íà ôèçè÷åñêèå ïàðà- ìåòðû ôåððèòîâ è â ðåçóëüòàòå îáîãàòèëà èçâåñòíîå ñ 1938 ãîäà [6] ïðèðîäíîå ñîåäèíåíèå ìàãíåòîïëþì- áèò PbFe7,5Mn3,5Al0,5Ti0,5O19 øèðî÷àéøèì ñïåê- òðîì ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ. Ïîñëåäóþùèìè ïîêîëå- íèÿìè èññëåäîâàòåëåé â 70–90 ãîäû áûë ñîçäàí ñèñòåìàòèçèðîâàííûé áàíê äàííûõ ôóíäàìåíòàëü- íûõ ìàãíèòíûõ õàðàêòåðèñòèê è òåõíè÷åñêè âàæ- íûõ ïàðàìåòðîâ ãåêñàãîíàëüíûõ ôåððèòîâ ñòðóê- òóðíûõ òèïîâ M, S,W,Y, Z,U. Ðàçâèòûé ìåòîä äèà- ìàãíèòíûõ çàìåùåíèé ÿâèëñÿ êëþ÷åâûì ìîìåíòîì ïðè èçó÷åíèè ãëàâíûõ ìåõàíèçìîâ, ôîðìèðóþùèõ ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ôåððèòîâ: îáìåííîãî âçàèìî- äåéñòâèÿ, ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè è ìàãíèòîñòðèêöèè. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ íàèáîëåå ïîëíîé èíôîðìàöèè î ðàçëè÷íûõ ñâîéñòâàõ ôåððèòîâ áûëè ðàçðàáîòàíû è ïðèìåíåíû ìåòîäèêè êîìïëåêñíîãî èññëåäîâàíèÿ ôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ êàê â ñòàòè÷åñêèõ ìàãíèò- © Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê, 2005 íûõ ïîëÿõ (íàìàãíè÷åííîñòü, êîíñòàíòû àíèçîòðî- ïèè è ìàãíèòîñòðèêöèè), òàê è â âûñîêî÷àñòîòíûõ (ïîëÿ àíèçîòðîïèè, ýôôåêòèâíûé g-ôàêòîð, øèðè- íà ëèíèè ÔÌÐ). Èíôîðìàöèÿ î ëîêàëüíûõ ïàðà- ìåòðàõ èîíîâ Fe3+, ëîêàëèçîâàííûõ â íåýêâèâàëåíò- íûõ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ ïîçèöèÿõ, áûëà ïîëó÷åíà ìåòîäîì ìåññáàóýðîâñêîé ñïåêòðîñêîïèè è ÿäåðíîãî ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ßÌÐ íà ÿäðàõ 57Fe â äîìåíàõ è äîìåííûõ ñòåíêàõ áûë ñîçäàí ñïåêòðîìåòð îðèãè- íàëüíîé êîíñòðóêöèè, ïîçâîëÿþùèé ðåãèñòðèðî- âàòü ñèãíàëû ñòàöèîíàðíîé ìåòîäèêîé è ìåòîäîì ñïèíîâîãî ýõà â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–295 Ê è â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ äî 16 êÝ [7]. Äëÿ èçó÷åíèÿ îñîáåííîñòåé îðèåíòàöèîííûõ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ áûëà ïðåäëîæåíà êîíñòðóêöèÿ ìàãíèòîìåòðà [8], ïîçâîëÿþùàÿ, ïðîâîäÿ èçìåðå- íèÿ â øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–500 Ê è ìàãíèòíûõ ïîëåé äî 24 êÝ, ðåãèñòðèðîâàòü èçìåíå- íèÿ íàìàãíè÷åííîñòè îáðàçöà �0,1%. Ïðèíèìàëèñü âî âíèìàíèå ïàðàìåòðû ðåøåòêè, óïðóãèå è òåïëîâûå ñâîéñòâà, ïðåæäå âñåãî, ìîäåëü- íûõ îáúåêòîâ. Îñòàíîâèìñÿ áîëåå äåòàëüíî íà âàæíåéøèõ íàïðàâëåíèÿõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé âû- ñîêîàíèçîòðîïíûõ ãåêñàôåððèòîâ ñòðóêòóðíîãî òè- ïà Ì è áîãàòûõ íà ñïèí-ïåðåîðèåíòàöèîííûå ôàçî- âûå ïåðåõîäû ôåððèòîâ W-òèïà. Ýëåìåíòàðíàÿ ÿ÷åéêà ãåêñàôåððèòà òèïà Ì ñî- ñòîèò èç äâóõ ôîðìóëüíûõ åäèíèö, äâåíàäöàòü èî- íîâ êàæäîé èç êîòîðûõ ëîêàëèçîâàíû â ïÿòè êðè- ñòàëëîãðàôè÷åñêè íåýêâèâàëåíòíûõ ïîçèöèÿõ ñ äâóìÿ âàðèàíòàìè íàïðàâëåíèé ìàãíèòíûõ ìîìåí- òîâ îòíîñèòåëüíî ãåêñàãîíàëüíîé îñè êðèñòàëëà: �2à(D3d) + �12k(C s ) + 2b(D3h) è �4f1(C3v) + �4f2(C3v). Äëÿ âûÿñíåíèÿ ðîëè êàæäîé èç ïÿòè ïîäðåøåòîê â ôîðìèðîâàíèè ìàãíèòíîé ñòðóêòóðû è ìàãíèòîêðè- ñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè ôåððèòà áûëà ðåàëèçîâà- íà âîçìîæíîñòü ïîñëåäîâàòåëüíîãî öåëåíàïðàâëåí- íîãî èñêëþ÷åíèÿ èç íèõ èîíîâ Fe3+. Ñ ýòîé öåëüþ â êà÷åñòâå çàìåùàþùèõ èîíîâ èñïîëüçîâàëè òðåõâà- ëåíòíûå èîíû ìåòàëëîâ In3+, Sc3+, Al3+ è Ga3+.  ðàìêàõ èñïîëüçóåìîãî ìåòîäà äèàìàãíèòíûõ çàìåùåíèé ïî òðåõïîäðåøåòî÷íîé ìîäåëè áûëè ðàñ- ñ÷èòàíû çíà÷åíèÿ îáìåííûõ èíòåãðàëîâ, ñîîòâåòñò- âóþùèõ âàæíåéøèì ïàðíûì âçàèìîäåéñòâèÿì â ñòðóêòóðå ãåêñàôåððèòà òèïà Ì: J b f2 4 2� , J k f12 4 1� , J k f12 4 2� , J f f4 2 4 2� , J k k12 12� . Òåì ñàìûì áûëî óñòàíîâ- ëåíî, ÷òî îñíîâíûì îáìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì, îï- ðåäåëÿþùèì õàðàêòåð ìàãíèòíîé ñòðóêòóðû ôåððèòà, ÿâëÿåòñÿ âçàèìîäåéñòâèå Fe(2b) – Fe(4f2) [9–11]. Öèêë ðàáîò [12–23] ïðåäñòàâëÿåò ðåçóëüòàòû ñòà- òè÷åñêèõ è ðåçîíàíñíûõ èññëåäîâàíèé ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè [12–17] è ìàãíèòîñòðèêöèè [18–23] ãåê- ñàãîíàëüíûõ ôåððèòîâ ñòðóêòóðíûõ òèïîâ Ì è W. Äëÿ ñèñòåì BaFe12–xInxO19, BaCo2Ti2Fe8Î19, Ni2–yCoyBaFe16Î27 è Zn2–yCoyBaFe16Î27 â èíòåðâà- ëå òåìïåðàòóð îò 77 Ê äî ÒC áûëè îïðåäåëåíû êîí- ñòàíòû àíèçîòðîïèè âïëîòü äî øåñòîãî ïîðÿäêà, óñòà- íîâëåíû èíòåðâàëû ñóùåñòâîâàíèÿ ðàçëè÷íûõ âèäîâ àíèçîòðîïèè è îïðåäåëåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè êàæäîãî èç âêëàäîâ â ýíåðãèþ àíèçîòðîïèè, îáóñëîâ- ëåííûõ äèïîëü-äèïîëüíûì âçàèìîäåéñòâèåì è ñïèí-îð- áèòàëüíûì âçàèìîäåéñòâèåì èîíîâ Fe3+ è Co2+. Èññëåäîâàíèþ ðîëè èîíîâ Fe3+, ëîêàëèçîâàííûõ â íèçêîñèììåòðè÷íûõ ïîçèöèÿõ, â ôîðìèðîâàíèè àíèçîòðîïíûõ ñâîéñòâ ãåêñàôåððèòîâ ïîñâÿùåíû ðàáîòû [24–26]. Äëÿ êðèñòàëëîâ La0,5Na0,5Fe12O19 è Ba0,5Ca0,5Fe12O19 ñ íåçàìåùåííîé ìàãíèòíîé ìàò- ðèöåé, â îòëè÷èå îò BaFe12Î19, áûëî îáíàðóæåíî ïîÿâëåíèå êîíñòàíò àíèçîòðîïèè âòîðîãî è ÷åòâåð- òîãî ïîðÿäêîâ. Ìåññáàóýðîâñêèå èññëåäîâàíèÿ äàííûõ êðèñòàë- ëîâ ïîçâîëèëè âûÿâèòü ïðè÷èíó îáíàðóæåííîãî ýô- ôåêòà, êîòîðàÿ ñâÿçàíà ñ èçìåíåíèåì ýíåðãåòè÷åñêî- ãî ñîñòîÿíèÿ èîíîâ Fe3+ â îïðåäåëåííûõ ïîçèöèÿõ çà ñ÷åò ïîíèæåíèÿ ëîêàëüíîé ñèììåòðèè 2b-ïåíòà- ýäðà îò D3h äî Ñi è èçìåíåíèÿ ëîêàëüíèõ èñêàæå- íèé 12k-îêòàýäðîâ ïðè ñòðóêòóðíîì óïîðÿäî÷åíèè íåýêâèâàëåíòíûõ èîíîâ La3+ è Na+, Ba2+ è Ca2+ â áàçèñíîé ïëîñêîñòè ñòðóêòóðíîãî R-áëîêà. Äàííîå íàïðàâëåíèå èññëåäîâàíèé ïîçâîëèëî ñôîðìóëèðîâàòü íîâûé ïðèíöèï ñîãëàñîâàíèÿ òåõíè- ÷åñêè âàæíûõ õàðàêòåðèñòèê: âûñîêîãî óðîâíÿ íàìàã- íè÷åííîñòè è òåðìîñòàáèëüíîñòè ïîëÿ àíèçîòðîïèè è êîýðöèòèâíîé ñèëû â ðàáî÷åì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð. Ñóòü ïðèíöèïà çàêëþ÷àåòñÿ â öåëåíàïðàâëåííîì èç- ìåíåíèè îäíîèîííûõ âêëàäîâ Fe3+(2b) è Fe3+(12k) ïðè ñîõðàíåíèè ìàãíèòíîé ìàòðèöû ôåððèòà â öå- ëîì. Íà îñíîâå èçëîæåííîé èäåè áûë ðàçðàáîòàí ðÿä ôóíêöèîíàëüíûõ ìàòåðèàëîâ [27–29], ïðåäíà- çíà÷åííûõ äëÿ ñîçäàíèÿ ñèñòåì ñ âûñîêîé ëîêàëü- íîé îäíîðîäíîñòüþ ïîäìàãíè÷èâàþùåãî ïîëÿ, à òàêæå íîâûõ òèïîâ íîñèòåëåé âåðòèêàëüíîé ìàãíèò- íîé çàïèñè. Ðåçóëüòàòèâíûì ýòàïîì â èññëåäîâàíèè ïðèðîäû ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè ãåêñàãîíàëüíûõ ôåððèòîâ ñòðóêòóðíîãî òèïà Ì ÿâèëîñü íåïîñðåäñòâåííîå èçó- ÷åíèå àíèçîòðîïèè ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé íà îáîãàùåííûõ èçîòîïîì 57Fe ìîíîêðèñòàëëàõ [30–32]. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî âåëè÷èíà êîíñòàíòû ìàãíèòî- êðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè îáóñëîâëåíà ìåæèîí- íûì ìàãíèòíûì äèïîëü-äèïîëüíûì âçàèìîäåéñòâè- åì.  ðåçóëüòàòå ñîâìåñòíîãî àíàëèçà äàííûõ ïî àíèçîòðîïíûì ìàãíèòíûì ñâîéñòâàì è íîâåéøèõ Ãåêñàãîíàëüíûé ôåððèò: îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 357 ñâåäåíèé î ëîêàëüíûõ ßÌÐ õàðàêòåðèñòèêàõ áûëè îïðåäåëåíû âñå ïîäðåøåòî÷íûå âêëàäû â êîíñòàíòû àíèçîòðîïèè ãåêñàôåððèòîâ, ñ íàèáîëüøèì âêëàäîì ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ Fe(12k), Fe(4f2 ) è Fe (2b). Èññëåäîâàíèå ðàçëè÷íûõ òèïîâ íåêîëëèíåàðíûõ ìàãíèòíûõ ñòðóêòóð, îáðàçóþùèõñÿ â ðàññìàòðè- âàåìûõ çàìåùåííûõ ôåððèòàõ òèïà Ì è W ïîä âëèÿíèåì âíåøíèõ âîçäåéñòâèé (ìàãíèòíîå ïîëå, äàâëåíèå, òåìïåðàòóðà), è îïðåäåëåíèå òåìïåðàòóð- íî-ïîëåâîé îáëàñòè èõ ñóùåñòâîâàíèÿ äàëî âîçìîæ- íîñòü êîíêðåòèçèðîâàòü, ñ íàðóøåíèåì êàêèõ îá- ìåííûõ âçàèìîäåéñòâèé ñâÿçàíî èõ ïîÿâëåíèå è êàêîâà ðîëü â äèíàìèêå èçìåíåíèÿ ðàâíîâåñíûõ ñî- ñòîÿíèé íàìàãíè÷åííîñòè ýíåðãèè ìàãíèòîêðèñòàë- ëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè. Òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç è ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðå- çóëüòàòû èññëåäîâàíèé íåñêîëüêèõ ãåêñàôåððèòî- âûõ ñèñòåì BaFe12–xInxO19 [15], BaCo2Ti2Fe8Î19 [23], Ni2–yCoyBaFe16Î27 [13,14], Zn2Ba2Fe12O23 [33], Co2Ba3Fe24O41 [34], ñðåäè êîòîðûõ óñòàíîâëåíû ñî- ñòàâû, ïðåòåðïåâàþùèå ñïèí-ïåðåîðèåíòàöèîííûå ôàçîâûå ïåðåõîäû, ïîçâîëèëè ïîñòðîèòü îðèåíòà- öèîííûå ôàçîâûå äèàãðàììû àíèçîòðîïèè äëÿ êðè- ñòàëëîâ ôåððèòîâ ñòðóêòóðíûõ òèïîâ M, W, Y è Z [33–36]. Èñïîëüçîâàíèå äëÿ èññëåäîâàíèÿ ðàâíîâåñíûõ ñîñòîÿíèé ñïîíòàííîé íàìàãíè÷åííîñòè ôèçè÷åñêèõ ïðèíöèïîâ ìîäåëüíîãî êîìïüþòåðíîãî ýêñïåðèìåí- òà, îñíîâîé êîòîðîãî ÿâèëñÿ àíàëèç àíèçîòðîïíîé ÷àñòè òåðìîäèíàìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà Ãèááñà (ñ ó÷å- òîì â ðàçëîæåíèè ÷ëåíîâ äî øåñòîãî ïîðÿäêà è çåå- ìàíîâñêîé ýíåðãèè), ñäåëàëî âîçìîæíûì íåïîñðåä- ñòâåííîå ìîäåëèðîâàíèå ôàçîâûõ äèàãðàìì, õàðàê- òåðèñòè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé àíèçîòðîïèè è èõ ñå÷å- íèé, èçîòåðì íàìàãíè÷åííîñòè, à òàêæå òðàíñôîð- ìàöèè ìàãíèòíîé ñòðóêòóðû êðèñòàëëà ëþáîãî ñòðóêòóðíîãî òèïà ïîä âëèÿíèåì âíåøíåãî âîçäåé- ñòâèÿ [37]. Ýôôåêòèâíîñòü äàííîãî ïîäõîäà, ñîäåð- æàùåãî áîëüøèå ïîòåíöèàëüíûå âîçìîæíîñòè ïðîã- íîçèðîâàíèÿ ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ, ïðîÿâèëà ñåáÿ â äàëüíåéøåì ïðè èçó÷åíèè óëüòðàìàëûõ îáúåêòîâ è âûÿñíåíèè ìåõàíèçìîâ, ôîðìèðóþùèõ èõ ñïåöèôè- ÷åñêèå ìàãíèòíûå ñâîéñòâà. 2. Íàíîêðèñòàëëû è íåêîòîðûå ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ïðèðîäû èõ íåîáû÷íûõ ñâîéñòâ Îäíèì èç íàïðàâëåíèé ðàáîò ïî ôåððèòîâîé òå- ìàòèêå, êîòîðûå ïðîâîäÿòñÿ â ëàáîðàòîðèè ìàãíå- òèçìà â íàñòîÿùåå âðåìÿ, ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå ýâîëþ- öèè ñâîéñòâ âûñîêîàíèçîòðîïíîãî ôåððèìàãíåòèêà BaFe12O19 ïðè ïåðåõîäå îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó. Êàê èçâåñòíî, ñâîéñòâà ìàëûõ ÷àñòèö äîìèíèðó- þòñÿ òàê íàçûâàåìûìè ýôôåêòàìè êîíå÷íîãî ðàçìå- ðà — âëèÿíèåì îòêðûòîé ïîâåðõíîñòè êàê ñòðóê- òóðíîãî äåôåêòà è áëèçîñòüþ îáúåìà ÷àñòèö ê êðè- òè÷åñêîìó çíà÷åíèþ VS, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò ïåðåõîä èç ìàãíèòîñòàáèëüíîãî (ÌÑ) â ñóïåðïàðà- ìàãíèòíîå (ÑÏÌ) ñîñòîÿíèå. Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå àíñàìáëÿ ÷àñòèö äîïîëíèòåëüíî ïðèâ- íîñèò êîëëåêòèâíûå ýôôåêòû, îáóñëîâëåííûå ìåæ- ÷àñòè÷íûì ìàãíèòíûì âçàèìîäåéñòâèåì. Ïîýòîìó, äëÿ òîãî ÷òîáû â ñïåöèôèêå ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ èñ- ñëåäóåìîé âûñîêîäèñïåðñíîé ñèñòåìû âûÿâèòü ðîëü êàæäîãî èç ïåðå÷èñëåííûõ âûøå ôàêòîðîâ, íåîáõî- äèìî áûëî ïðåæäå âñåãî ðàçðàáîòàòü òåõíîëîãèþ ïîëó÷åíèÿ íàíîêðèñòàëëîâ, íàèëó÷øèì îáðàçîì óäîâëåòâîðÿþùèõ òðåáîâàíèÿì, ïðåäúÿâëÿåìûì ê ìîäåëüíîìó îáúåêòó: ýòî îäíîôàçíîñòü ÷àñòèö ïî ñî- ñòàâó, èõ ñòðóêòóðíîå ñîâåðøåíñòâî, îòñóòñòâèå êîíãëîìåðàòîâ â ïîðîøêå, ãðàíóëîìåòðè÷åñêàÿ îäíî- ðîäíîñòü è ñîîòâåòñòâèå ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ ÷àñòèö êðèòåðèþ îäíîäîìåííîñòè. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ÷àñòèöû ðåàëüíîé ñèñòåìû, íåçàâèñèìî îò ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ, âñåãäà èìåþò ðàñïðåäåëåíèå ïî ðàçìåðàì, èññëåäóå- ìàÿ ñèñòåìà äîëæíà áûëà, ïî êðàéíåé ìåðå, ñîîòâåò- ñòâîâàòü êëàññèôèêàöèè Pfeiffer [38] îòíîñèòåëüíî îáúåìîâ ìàëûõ ÷àñòèö, áàçèðóþùåéñÿ íà îïðåäåëåí- íîì õàðàêòåðå èõ ìàãíèòíîãî ïîâåäåíèÿ. Òàê, äëÿ ìàëûõ Stoner-Wohlfarth (SW) ÷àñòèö îãðàíè÷åíèå ïî îáúåìó îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèåì V � 100 VS, äëÿ áîëü- øèõ SW ÷àñòèö — óñëîâèåì 100 VS < V � 1000 VS. Ðàçðàáîòàííûå ñïîñîáû ïîëó÷åíèÿ íàíî- è ìèê- ðîêðèñòàëëè÷åñêèõ ÷àñòèö BaFe12O19, â êîòîðûõ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé õèìè÷åñêîé îäíîðîäíîñòè èñõîäíûõ ôåððèòîîáðàçóþùèõ ñìåñåé èñïîëüçîâà- ëè ýëåìåíòû êðèîõèìè÷åñêîé [39–42] è ðàäèàöè- îííî-òåðìè÷åñêîé [43,44] òåõíîëîãèé, ïîçâîëèëè ñîçäàòü âûñîêîäèñïåðñíûå ìîäåëüíûå ñèñòåìû ÷àñ- òèö äâóõ äèàïàçîíîâ ìàñøòàáíîñòè: 10–100 íì è 0,1–1 ìêì (ïî äèàìåòðó) ïðè óïðàâëÿåìîì çíà÷åíèè àñïåêòíîãî îòíîøåíèÿ îò 1 äî 15. Íà ðèñ. 1 ïðèâåäåíû ìèêðîôîòîãðàôèè íàíîêðè- ñòàëëè÷åñêèõ ÷àñòèö, èëëþñòðèðóþùèå èõ ìîðôî- ëîãè÷åñêèå îñîáåííîñòè (ïëàñòèí÷àòóþ ôîðìó â âèäå øåñòèãðàííèêà, ãåêñàãîíàëüíàÿ îñü ñ êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ îñüþ ëåãêîãî íàìàãíè÷èâàíèÿ) è ðàñïðåäå- ëåíèå ÷àñòèö ïî ðàçìåðàì (d — äèàìåòð, h — òîë- ùèíà, V — îáúåì). Åñëè ïðîíîðìèðîâàòü òîëùèíó ÷àñòèö ïî ïàðàìåòðó ðåøåòêè ñ, òî äëÿ íàíîìåòðîâî- ãî äèàïàçîíà îíà ñîñòàâèò âñåãî 1–10 ïàðàìåòðîâ ðå- øåòêè. À áëèçîñòü îáúåìîâ ÷àñòèö ê êðèòè÷åñêîìó çíà÷åíèþ ïîäòâåðæäàåòñÿ òåì, ÷òî â ðåàëüíî äîñòè- æèìîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð è ìàãíèòíûõ ïîëåé �50% ÷àñòèö èññëåäóåìîé ñèñòåìû ñïîñîáíû ïåðåé- òè èç ìàãíèòîñòàáèëüíîãî â ñóïåðïàðàìàãíèòíîå ñî- ñòîÿíèå. Ïðåäñòàâëåíèå î òîì, â êàêîé ñòåïåíè è êà- êèì îáðàçîì òðàíñôîðìèðóþòñÿ ñâîéñòâà óëüòðàìà- ëîãî âûñîêîàíèçîòðîïíîãî êðèñòàëëà â ñðàâíåíèè ñ 358 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê ìàêðîñêîïè÷åñêèì àíàëîãîì, äàåò îáîáùåííàÿ äèà- ãðàììà ìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ íàíîäèñïåðñíîé ñèñòå- ìû ÷àñòèö BaFe12O19 (ðèñ. 2).  ïåðâîì âàðèàíòå ïîëó÷åííîé Í–Ò-äèàãðàììû ìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ äàííîé íàíîäèñïåðñíîé ñèñòå- ìû [45,46] ìû íå ó÷èòûâàëè ìåæ÷àñòè÷íîå ìàãíèò- íîå âçàèìîäåéñòâèå, ïîëàãàÿ, ÷òî äëÿ ÷àñòèö âûñîêî- àíèçîòðîïíîãî ãåêñàôåððèòà îíî íåñóùåñòâåííî. Ïðåæäå ÷åì îõàðàêòåðèçîâàòü ñîîòâåòñòâóþùèå îá- ëàñòè äèàãðàììû, êðàòêî èçëîæèì ìåòîäèêó è ðåçóëü- òàòû îïðåäåëåíèÿ êðèòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ TB (1),(2) è Hcr (1),(2). Ñîãëàñíî [47], ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû âñëåäñòâèå ïåðåõîäà ÷àñòèö ñèñòåìû â ÑÏÌ ñîñòîÿ- íèå íà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè íàìàãíè÷åííîñòè � (äëÿ Í << Íà) íàáëþäàåòñÿ õàðàêòåðíàÿ àíîìà- ëèÿ â âèäå ìàêñèìóìà (ðèñ. 3). Òåìïåðàòóðà, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèò ðåçêîå óâå- ëè÷åíèå �, íàçûâàåòñÿ òåìïåðàòóðîé áëîêèðîâêè ÒÂ. Ñìåùåíèå ìàêñèìóìà ïî òåìïåðàòóðå îáóñëîâëåíî çàâèñèìîñòüþ Ò îò ïðèëîæåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ: Ò ÂÍ = Ò ÂÎ (1 – Í/Í à )2, (1) ãäå ÒÂÎ è ÒÂÍ ñîîòâåòñòâóþò Í = 0 è Í � 0 [48]. Äëÿ ñèñòåìû ñ ðàñïðåäåëåíèåì ÷àñòèö ïî îáúåìó ÑÏÌ ïåðåõîä ïðîèñõîäèò â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð ÒÂÍ (1) – ÒÂÍ (2). Ñëåäóÿ Pfeiffer [47], òåìïåðàòóðó íà÷àëà ïåðåõîäà ÒÂÍ (1) îïðåäåëÿëè ïî ïîëîæåíèþ ìèíèìóìà êðèâîé �(Ò), òåìïåðàòóðó êîíöà ïåðåõî- äà ÒÂÍ (2) — ïî ïîëîæåíèþ ìàêñèìóìà. Ëèíèè êðèòè÷åñêèõ ïîëåé Ícr (1),(2)(Ò), ðàçãðà- íè÷èâàþùèå îáëàñòè îáðàòèìûõ è íåîáðàòèìûõ ïðîöåññîâ íàìàãíè÷èâàíèÿ (íèçêî- è âûñîêîïîëåâàÿ îáëàñòè), îïðåäåëÿëèñü èç àíàëèçà èçîòåðì ïîëåâîé çàâèñèìîñòè óäåëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè [49] è ÷àñò- íûõ ïåòåëü ãèñòåðåçèñà äëÿ ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóð. Ãåêñàãîíàëüíûé ôåððèò: îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 359 100 íì 100 íì (2) (3) (1) 50 100 150 200 0 5 10 15 20 25 d, íì 50 100 150 0 10 20 30 h, íì 100 300 500 0 20 40 60 V 10� –18, cì 3 6 12 18 24 30 0 10 20 30 (h/2)/c N ,% N ,% N ,% N ,% a á Ðèñ. 1. Ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèé ñíèìîê íàíîêðèñòàëëîâ BaFe12O19 (à). Ðàñïðåäåëåíèå ÷àñòèö íàíîêðèñòàëëè- ÷åñêîãî ïîðîøêà ïî ðàçìåðàì : d — äèàìåòð, h — òîëùèíà, V — îáúåì ÷àñòèö, ñ — ïàðàìåòð êðèñòàëëè÷åñêîé ðå- øåòêè. Âûáîðêà N = 520 ÷àñòèö (á).  ðåçóëüòàòå íà äèàãðàììå îáîçíà÷èëñÿ ðÿä îá- ëàñòåé ìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ, íå õàðàêòåðíûõ äëÿ ìàêðîàíàëîãà.  ïåðâóþ î÷åðåäü — ýòî äîñòàòî÷íî ïðîòÿæåííàÿ ïî òåìïåðàòóðå è ïîëþ îáëàñòü ñóùå- ñòâîâàíèÿ ñóïåðïàðàìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû íàíîêðèñòàëëîâ II, â îòëè÷èå îò ìàêðîàíàëîãà, êîòîðûé ñîõðàíÿåò ìàãíèòîñòàáèëüíîå ñîñòîÿíèå âïëîòü äî òåìïåðàòóðû Êþðè TC [50]. Ïðè ýòîì ÑÏÌ ñîñòîÿíèå íåîäíîðîäíî â ïðåäåëàõ îáëàñòè II. Íåñìîòðÿ íà òî ÷òî íàèìåíüøèé ðàçìåð ÷àñòèö èñ- ñëåäóåìîé ñèñòåìû áëèçîê ê íèæíåìó ïðåäåëó îäíî- äîìåííîñòè, èç-çà âûñîêîé ýíåðãèè ìàãíèòîêðèñòàë- ëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè ïåðåõîä â ÑÏÌ ñîñòîÿíèå â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ òîëüêî çà ñ÷åò òåðìè÷å- ñêèõ ôëóêòóàöèé âîçìîæåí ëèøü çà 30 Ê äî òåìïå- ðàòóðû Êþðè (ÒCN = 710 Ê). Ïîëå Í � 2 êÝ ñðàâíè- òåëüíî ñëàáî âëèÿåò íà ìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå ñèñòåìû. Óâåëè÷åíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèâîäèò ê çàìåòíîìó ïîíèæåíèþ òåìïåðàòóðû áëîêèðîâêè âïëîòü äî 400 Ê. Cëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ïðè 2 êÝ < H � 6 êÝ ïîëå êàê äîïîëíèòåëüíûé ê òåïëî- âîé ýíåðãèè ôàêòîð ñòèìóëèðóåò ïðîöåññ ðàçáëîêè- ðîâàíèÿ ÷àñòèö , à çàòåì ñàìî ñîçäàåò áëîêèðóþùèé ýôôåêò.  ïîëÿõ Ícr (2)(Ò) äîñòèãàåòñÿ ñîñòîÿíèå, â êîòî- ðîì ìàãíèòíûå ìîìåíòû âñåõ ÷àñòèö, êàê ñóïåðïà- ðàìàãíèòíûõ, òàê è ìàãíèòîñòàáèëüíûõ, çàáëîêèðî- âàíû ìàãíèòíûì ïîëåì. Îáëàñòü áîëåå âûñîêèõ ïîëåé ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê îáëàñòü ïîäàâëåíèÿ ëîêàëüíîé íåêîëëèíåàðíîñòè ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ èîíîâ Fe3+, ëîêàëèçîâàííûõ íà ïîâåðõíîñòè è â ïðèïîâåðõíîñòíûõ ñëîÿõ. Îáíàðóæåíèå òàê íàçûâàåìîé «ñêîøåííîé» ìàã- íèòíîé ñòðóêòóðû â êðèñòàëëå BaFe12O19 ñ ïîìî- ùüþ ñåëåêòèâíîé ïî ãëóáèíå êîíâåðñèîííîé ýëåê- òðîííîé ìåññáàóýðîâñêîé ñïåêòðîñêîïèè [51] è îïðå- äåëåíèå õàðàêòåðèçóþùèõ åå ïàðàìåòðîâ (òîëùèíû ñëîÿ è ñðåäíåãî óãëà îòêëîíåíèÿ ìàãíèòíîãî ìîìåíòà îò îñè ñ) ñûãðàëè â äàëüíåéøåì ñòðàòåãè÷åñêóþ ðîëü â èçó÷åíèè ïîâåðõíîñòíîé àíèçîòðîïèè. Íåîäíîðîäíîå ìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå íå òîëüêî â ñèñòåìå, íî è â èíäèâèäóàëüíûõ íàíîêðèñòàëëàõ BaFe12O19 áûëî îáíàðóæåíî ïðè èçó÷åíèè èõ ñâîéñòâ âáëèçè TC [52]. Êîíêðåòèçàöèÿ ìàãíèòíûõ ñîñòîÿíèé â âûñîêî- òåìïåðàòóðíîé îáëàñòè, îáóñëîâëåííûõ îäíîâðå- ìåííî ðàçìåðíûì è ïîâåðõíîñòíûì ôàêòîðàìè, ÿâèëàñü ðåçóëüòàòîì ñîïîñòàâëåíèÿ âûñîêîòåìïåðà- òóðíîãî ôðàãìåíòà Í–Ò-äèàãðàììû ìàãíèòíîãî ñî- ñòîÿíèÿ íàíîäèñïåðñíîé ñèñòåìû è äàííûõ ìåññáàó- ýðîâñêèõ èññëåäîâàíèé ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè ìàêðîñêîïè÷åñêîãî àíàëîãà. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî òîëùèíà ïîñëåäíåé ïðè Ò > 600 Ê âîçðàñòàåò íà äâà ïîðÿäêà ïî ñðàâíåíèþ ñî çíà÷åíèåì äëÿ 300 Ê è ñî- ñòàâëÿåò �200 íì, ò.å. òîëùèíó ñàìûõ êðóïíûõ íà- íîêðèñòàëëîâ èññëåäóåìîé ñèñòåìû. Êàê âèäíî èç ðèñ. 4,à, îáëàñòü òåìïåðàòóð 650–740 Ê íàñûùåíà ìàãíèòíûìè ôàçîâûìè ïåðåõî- äàìè.  ïðåäåëàõ òåìïåðàòóðíîé îáëàñòè ïðîòÿæåí- íîñòüþ â 100 Ê ðåàëèçóþòñÿ òðè ìàãíèòíûå ôàçû: ìàãíèòîñòàáèëüíàÿ, ñóïåðïàðàìàãíèòíàÿ è ïàðàìàã- íèòíàÿ (ÏÌ). Òåìïåðàòóðà ÒCN = (710 ± 2) Ê, îï- ðåäåëåííàÿ èç òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè íàìàãíè- ÷åííîñòè â ìàëîì ïîëå (Í � 25 Ý) [53], áûëà ïðèíÿòà çà òåìïåðàòóðó Êþðè íàíîêðèñòàëëè÷åñêî- ãî ïîðîøêîâîãî îáðàçöà. Âûñîêîòåìïåðàòóðíûå äàííûå, ïîëó÷åííûå ìåòî- äîì îäíîâðåìåííîé ãàììà-, ðåíòãåíîâñêîé è ýëåêòðîí- 360 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê 300 400 500 600 700 TCN Ò, Ê 10 8 6 4 2 0 Í ,ê Ý TBH TBH Hcr (2) (1) (1) Hcr (2) II I Ðèñ. 2. Äèàãðàììà ìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû íàíî- êðèñòàëëîâ (ôàêòîð óïàêîâêè ð = 0,4). 60 40 20 0 300 400 500 600 700 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 � , Ãñ ñì ã � �3 – 1 Ò, Ê Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè óäåëüíîé íàìàãíè÷åí- íîñòè ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í, êÝ: 0,5 (1); 2,2 (2); 3,5 (3); 4,1 (4); 4,6 (5); 6,0 (6); 6,5 (7); 7,0 (8); 7,5 (9); 8,0 (10) è 10,0 (11). íîé ìåññáàóýðîâñêîé ñïåêòðîñêîïèè [52] (ðèñ. 4,á), óêàçûâàþò íà ïîñòåïåííûé ïåðåõîä (680–732 Ê) ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè êðèñòàëëà â ïàðàìàãíèò- íîå ñîñòîÿíèå.  ñâÿçè ñ ýòèì òåìïåðàòóðà Ò = 680 Ê òðàêòóåòñÿ íàìè êàê òåìïåðàòóðà Êþðè îòêðûòîé ïîâåðõíîñòè TCS 0 . Ïàðàìàãíèòíàÿ ôàçà çàðîæäàåòñÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü íà îòêðûòîé ïîâåðõíîñòè ñ âàêàí- ñèÿìè ïî æåëåçó [54] è, ñîîòâåòñòâåííî, ðàçîðâàííû- ìè îáìåííûìè ñâÿçÿìè. Ïëîòíîñòü ðàçîðâàííûõ ñâÿçåé â ïðåäåëàõ ïðèïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ ìîíîòîí- íî óìåíüøàåòñÿ ñ ãëóáèíîé, ÷òî îáóñëîâëèâàåò ïî- ñòåïåííîå ïî òåìïåðàòóðå ðàñïðîñòðàíåíèå ïàðàìàã- íèòíîé ôàçû. Çíà÷åíèå òåìïåðàòóðû, ïðè êîòîðîé ïîëíîñòüþ èñ÷åçàþò ëèíèè çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëå- íèÿ, ïîëó÷åííûå ñ ðåãèñòðàöèåé êîíâåðñèîííûõ è îæå-ýëåêòðîíîâ, äåòåêòèðîâàííûõ èç ïðèïîâåðõíî- ñòíîé îáëàñòè òîëùèíîé �200 íì, ïðèíèìàëîñü çà òåìïåðàòóðó Êþðè ïðèïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ ÒCS. Êàê âèäíî íà ðèñ. 4,á, çíà÷åíèå ÒCS âñåãî íà 3 Ê íèæå òåìïåðàòóðû Êþðè îáúåìíîé ÷àñòè êðèñòàëëà TCV.  ðåçóëüòàòå ìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå ñèñòåìû äëÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî ôðàãìåíòà äèàãðàììû, ïðè- âåäåííîãî íà ðèñ. 4,à, îêàçàëîñü åùå áîëåå óñëîæ- íåííûì, ÷åì äëÿ ñóïåðïàðàìàãíèòíîé îáëàñòè â öå- ëîì.  îáëàñòè II ñîñóùåñòâóþò ìàãíèòíûå ñîñòîÿ- íèÿ ÌÑ+ÑÏÌ+ÏÌ, â îáëàñòè III — ÑÏÌ+ÏÌ.  îáëàñòè IV âñå ÷àñòèöû, íåçàâèñèìî îò ïðåäûñòî- ðèè, ïåðåøëè â ÏÌ ñîñòîÿíèå. Äëÿ ïîëíîé óâåðåííîñòè â òîì, ÷òî ó÷åò ìåæ÷àñ- òè÷íîãî ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â ñèñòåìå âûñî- êîàíèçîòðîïíûõ ÷àñòèö íå äîëæåí âèäîèçìåíèòü ïðèâåäåííóþ Í–Ò-äèàãðàììó ìàãíèòíîãî ñîñòîÿ- íèÿ, íàìè áûë äîñòàòî÷íî ïîäðîáíî èçó÷åí äàííûé âîïðîñ ñ èñïîëüçîâàíèåì ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè- ÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ èçìåðåíèé. Êàê ïîêàçàëè ýëåê- òðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ ôåððèòîâûõ ïîðîøêîâ ðàçíîé äèñïåðñíîñòè [55], äàæå â íåóï- ëîòíåííûõ ïðåäâàðèòåëüíî ðàçìàãíè÷åííûõ ïîðîø- êàõ ñóùåñòâóåò ðàçëè÷èå â àãðåãàöèè ÷àñòèö. Îñî- áåííî íàãëÿäíû ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 5 èëëþñòðà- öèè ðåïëèê ìèêðîêðèñòàëëè÷åñêèõ ÷àñòèö.  ðàçëè÷- íûõ âàðèàíòàõ êîìïîíîâêè ÷àñòèö ìîæíî âûäåëèòü ñêîïëåíèÿ â âèäå «ñòîïîê» (ðèñ. 5,à) êàê ýëåìåíòîâ Ãåêñàãîíàëüíûé ôåððèò: îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 361 660 680 700 720 740 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 (2)(1) TCNTB TB à ÏÌÑÏÌ + ÏÌ ÌÑ ÌÑ+ÑÏÌ+ÏÌ IVIIIIII Ò, K 660 680 700 720 740 –1,0 –0,8 –0,6 –0,4 –0,2 0 TCV á TCSs I, îò í. åä . Í ,ê Ý TCS 0 Ðèñ. 4. Âûñîêîòåìïåðàòóðíûé ôðàãìåíò Í–Ò-äèàãðàììû ìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû íàíîêðèñòàëëîâ (à). Òåì- ïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè ïàðàìàãíèòíîé ëè- íèè ìåññáàóýðîâñêîãî ñïåêòðà îò ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè ìàêðîêðèñòàëëà (á). MÑ — ìàãíèòîñòàáèëüíîå ñîñòîÿíèå, ÑÏM — ñóïåðïàðàìàãíèòíîå, ÏÌ— ïàðàìàãíèòíîå. à á â Ðèñ. 5. Òèïè÷íûå ñîâîêóïíîñòè ÷àñòèö â ïîðîøêàõ ãåêñàôåððèòà áàðèÿ. çàìêíóòûõ ñòðóêòóð òèïà «êîëåö» (ðèñ. 5,á). Ïî- äîáíûå êîíôèãóðàöèè ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòîì ìîð- ôîëîãè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé ÷àñòèö (ïëàñòèí÷àòàÿ ôîðìà), ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè (îñü ëåãêîãî íàìàãíè÷èâàíèÿ ñîâïàäàåò ñ ãåêñàãîíàëüíîé îñüþ ñ êðèñòàëëà), à â êîíå÷íîì ñ÷åòå — ìèíèìèçà- öèè ýíåðãèè ðàçìàãíè÷èâàíèÿ. Çíàê è âåëè÷èíà ðå- çóëüòèðóþùåãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ìàãíèòíûìè ìîìåíòàìè ÷àñòèö â ñèñòåìå çàâèñÿò îò ðàçáàëàíñà ïîëîæèòåëüíîé ñîñòàâëÿþùåé (â ñòîïêå) è îòðèöà- òåëüíîé ñîñòàâëÿþùåé (ìåæäó ñòîïêàìè) [56]. Îäíèì èç ïàðàìåòðîâ, õàðàêòåðèçóþùèì ìåæ- ÷àñòè÷íîå âçàèìîäåéñòâèå, ÿâëÿåòñÿ [57] m = m d (H) – (1 – 2m r (H)). (2) Äëÿ åãî îïðåäåëåíèÿ, ñîãëàñíî [58], èçìåðÿþòñÿ äâå êðèâûå îñòàòî÷íîé íàìàãíè÷åííîñòè: mr(H) = = �r(H)/�r( ) è md(H) = �d(H)/�d( ). Ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 6 çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðà m îò âåëè÷èíû âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè ðàç- ëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ ïîçâîëèëè êîíñòàòèðîâàòü çíà- êîïåðåìåííûé õàðàêòåð çàâèñèìîñòè mmax = f(T) è îïðåäåëèòü Í–Ò-ïðîñòðàíñòâî çíà÷èìîãî ïî âåëè÷èíå ïàðàìåòðà m. Ïîñëåäíåå îáîçíà÷åíî íà äèàãðàììå ìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ çàòîíèðîâàííîé îáëàñòüþ (ñì. ðèñ. 2). Êàê è ñëåäîâàëî îæèäàòü, ïðîñòðàíñòâî, îõ- âà÷åííîå âçàèìîäåéñòâèåì, íå âûõîäèò çà ïðåäåëû îá- ëàñòè íåîáðàòèìûõ ïðîöåññîâ íàìàãíè÷èâàíèÿ, ò.å. çà ëèíèè êðèòè÷åñêèõ ïîëåé H Tcr ( ),( )( )1 2 . Òî÷êè, ñîåäè- íåííûå ïóíêòèðîì, ïðîõîäÿùèì âäîëü öåíòðàëüíîé ëèíèè Í–Ò-ïðîñòðàíñòâà ñ m � 0, îòâå÷àþò ìàêñè- ìàëüíûì çíà÷åíèÿì | m|.  äèàïàçîíå 300 Ê � Ò < < 630 Ê ðåçóëüòèðóþùåå ìåæ÷àñòè÷íîå âçàèìîäåéñò- âèå îòðèöàòåëüíî ( m < 0), â ðàéîíå 630 Ê m � 0, à äëÿ 630 Ê < T � 650 Ê m > 0. Ñîïîñòàâëåíèå Í–Ò-ïðîñòðàíñòâà, ãäå m � 0, ñ Í–Ò-îáëàñòüþ ñóùå- ñòâîâàíèÿ â ñèñòåìå ÑÏÌ ñîñòîÿíèÿ ïîêàçàëî, ÷òî ìåæ÷àñòè÷íîå âçàèìîäåéñòâèå, êîòîðîå ìîæíî êëàñ- ñèôèöèðîâàòü ïî âåëè÷èíå êàê ñðåäíåå, íå âëèÿåò íà êðèòè÷åñêèå ïàðàìåòðû èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîãî ñîñòîÿ- íèÿ â ñèñòåìå âûñîêîàíèçîòðîïíûõ íàíî÷àñòèö. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïàðàìåòð m îêàçàëñÿ äîñ- òàòî÷íî ÷óâñòâèòåëüíûì ê âîçíèêíîâåíèþ ëþáûõ ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ â ñèñòåìå íàíî÷àñòèö ïîä âîçäåéñòâèåì òåìïåðàòóðû è ïîëÿ. Òàê, äëÿ ðÿäà êðèòè÷åñêèõ òåìïåðàòóð èñõîäíîé äèàãðàììû áûëà îáíàðóæåíà òðàíñôîðìàöèÿ Í–Ò-ïðîñòðàíñòâà ìåæ÷àñòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ: ïðè ïîäõîäå ê òåì- ïåðàòóðå íà÷àëà ïåðåõîäà ñèñòåìû â ÑÏÌ ñîñòîÿ- íèå (ÒÂÍ � 400 Ê) ãðàíèöû Í–Ò-ïðîñòðàíñòâà ñòðå- ìèòåëüíî ñóæàþòñÿ äî ÑÏÌ îáëàñòè; çà 50 Ê äî òåìïåðàòóðû Êþðè, êîãäà îòêðûòàÿ ïîâåðõíîñòü ÷àñòèö ïåðåõîäèò â ïàðàìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå [52], Í–Ò-ïðîñòðàíñòâî ìåæ÷àñòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ «ïðåæäåâðåìåííî» âûõîäèò èç çîíû ïåðåêðûòèÿ ñ ÑÏÌ îáëàñòüþ, êîëëàïñèðóÿ ïðè Ò = 660 Ê ïðàêòè- ÷åñêè â òî÷êó. Ïîñëåäíèé ôàêò ïîçâîëÿåò ñäåëàòü ïðèíöèïèàëüíî âàæíûé âûâîä, ÷òî íàáëþäàåìûé â ñèñòåìå âûñîêîàíèçîòðîïíûõ ÷àñòèö êîëëåêòèâíûé ýôôåêò îáóñëîâëåí âçàèìîäåéñòâèåì ìàãíèòíûõ ìî- ìåíòîâ â îñíîâíîì ïîâåðõíîñòíûõ àòîìîâ. Èññëåäîâàíèÿ ïîâåäåíèÿ ñèñòåìû íàíîêðèñòàë- ëîâ BaFe12O19 â ìàãíèòíîì ïîëå ïîäòâåðäèëè íåîá- õîäèìîñòü äîïîëíèòåëüíîãî ó÷åòà íå òîëüêî ìåæ- ÷àñòè÷íîãî ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, íî è ïîâåðõ- íîñòíîé àíèçîòðîïèè êàê îäíîé èç ãëàâíûõ ñïåöè- ôè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé ìàëûõ ÷àñòèö. Ïîâåðõíîñòíàÿ àíèçîòðîïèÿ âîçíèêàåò êàê ðå- çóëüòàò ñòðóêòóðíûõ èñêàæåíèé íà îòêðûòîé ïîâåðõíîñòè (ñ íàðóøåííîé ñòåõèîìåòðèåé) è â ïðèëåæàùèõ ê íåé ñëîÿõ [54]. Ñ ïîìîùüþ ìåòîäà ñåëåêòèâíîé ïî ãëóáèíå êîíâåðñèîííîé ýëåêòðîí- íîé ìåññáàóýðîâñêîé ñïåêòðîñêîïèè áûëî óñòàíîâ- ëåíî, ÷òî äëÿ ìàêðîêðèñòàëëà BaFe12O19 òîëùèíà ïðèïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ ñ âîçìóùåííîé («ñêîøåí- íîé») ìàãíèòíîé ñòðóêòóðîé âäîëü îñè ñ ïðè 300 Ê ñîñòàâëÿåò 2–5 íì [51], ò.å. ñîèçìåðèìà ñ òîëùèíîé íàíî÷àñòèö èññëåäóåìîé ñèñòåìû.  ñâÿçè ñ ýòèì äëÿ õàðàêòåðèñòèêè ïîâåðõíîñòíîé àíèçîòðîïèè íàìè áûëà ââåäåíà êîíñòàíòà KS êàê ýíåðãèÿ, îòíå- ñåííàÿ íå ê åäèíèöå ïëîùàäè ïîâåðõíîñòè (ââåäåí- íîå Neel [59] îáùåïðèíÿòîå îïðåäåëåíèå), à ê åäè- íèöå îáúåìà. Ïðîâåäåííûå îöåíêè KS ïðè 300 Ê 362 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê 0 2 4 6 8 10 –0,4 –0,2 0 0,2 0,4 6 1 5 4 32 m H, êÝ Ðèñ. 6. Ïàðàìåòð ìåæ÷àñòè÷íîãî ìàãíèòíîãî âçàèìîäåé- ñòâèÿ â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ (ãðàôèê Êåëëè) ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ Ò,Ê: 300 (1), 360 (2), 550 (3), 592 (4), 612 (5), 621 (6). ïîêàçàëè, ÷òî êîíñòàíòà ïîâåðõíîñòíîé ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè ïðîòèâîïîëîæíà ïî çíàêó êîíñòàíòå ìàã- íèòîêðèñòàëëè÷åñêîé àíèçîòðîïèè ôåððèòà K1 è ñðàâíèìà ñ íåé ïî âåëè÷èíå [60].  ðàéîíå 550 Ê KS ìåíÿåò çíàê, äîñòèãàÿ ïðè Ò � 650 Ê ñâîåãî ìàêñè- ìàëüíîãî ïîëîæèòåëüíîãî çíà÷åíèÿ �0,5�106 ýðã/ñì3. Áóäó÷è êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ïî ñâîåé ïðèðîäå, ïîâåðõíîñòíàÿ àíèçîòðîïèÿ îáóñëîâëåíà îäíîèîí- íûìè âêëàäàìè Fe3+, ëîêàëèçîâàííûõ â ïîçèöèÿõ ñ ïîíèæåííîé ñèììåòðèåé, îòíîñèòåëüíî îäíîòèïíûõ ïîçèöèé îáúåìíîé ÷àñòè êðèñòàëëà.  òàêîì ñëó÷àå, ïî àíàëîãèè ñ ìîíîêðèñòàëëîì La0,5Na0,5Fe12O19, â êîòîðîì, êàê óïîìèíàëîñü â ðàçä. 1, ïîíèæåíèå ëî- êàëüíîé ñèììåòðèè îáóñëîâèëî ïîÿâëåíèå êîíñòàí- òû K2, èìåþùåé çíàêîïåðåìåííûé õàðàêòåð òåìïå- ðàòóðíîé çàâèñèìîñòè è òîò æå ïîðÿäîê âåëè÷èíû, ÷òî è KS [29], íàìè áûëî ñäåëàíî ñëåäóþùåå äîïó- ùåíèå.  àíèçîòðîïíóþ ÷àñòü ñâîáîäíîé ýíåðãèè ãåêñàãîíàëüíîãî íàíîêðèñòàëëà â êà÷åñòâå K2 áûëà ââåäåíà êîíñòàíòà KS. Òîãäà, ó÷òÿ âñå îñíîâíûå äëÿ BaFe12O19 âèäû ýíåðãèè ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè íà- íî÷àñòèö: ìàãíèòîêðèñòàëëè÷åñêóþ W(�) = K1 sin2 �, (3) ìàãíèòîñòàòè÷åñêóþ Wdem= I 2 S 2 (N b – N a )sin2 � = K N sin2 � (4) è ïîâåðõíîñòíóþ W S = K S sin4 �, (5) àíèçîòðîïíóþ ÷àñòü ñâîáîäíîé ýíåðãèè ìîæíî çà- ïèñàòü â âèäå FA(�) = (K1 – K N ) sin2 � + K S sin4 � + … (6) Äàííîå óðàâíåíèå áûëî âçÿòî çà îñíîâó äëÿ àíàëè- òè÷åñêîãî îïèñàíèÿ ïðîöåññîâ íàìàãíè÷èâàíèÿ íà- íîêðèñòàëëîâ, ïîëó÷åíèÿ óðàâíåíèÿ îñíîâíîé êðè- âîé íàìàãíè÷èâàíèÿ, èëè óðàâíåíèÿ ìàãíèòíîãî ñî- ñòîÿíèÿ ãåêñàãîíàëüíîãî êðèñòàëëà. Ïðè ðåøåíèè äàííûõ çàäà÷ â âûðàæåíèå äëÿ ñâîáîäíîé ýíåðãèè äîïîëíèòåëüíî áûëà âêëþ÷åíà çååìàíîâñêàÿ ýíåðãèÿ F = F A (�) – I S H cos (� H – �). (7) Çäåñü è â (3)–(6) IS – íàìàãíè÷åííîñòü íàñûùå- íèÿ; � è �H – óãëû ìåæäó îñüþ ñ êðèñòàëëà è íà- ïðàâëåíèÿìè ñîîòâåòñòâåííî íàìàãíè÷åííîñòè è âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, Na è Nb – ðàçìàãíè÷è- âàþùèå ôàêòîðû. Èñïîëüçîâàâ îðèåíòàöèîííóþ ôàçîâóþ äèàãðàì- ìó äëÿ ñëó÷àÿ K1 > 0 è K2 < 0 [37] è çàäàâ êîíêðåò- íûå çíà÷åíèÿ |K2|/K1, íà áàçå ïðîãðàììû «Êðè- ñòàëë» íàì óäàëîñü ïðîâåñòè êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå äèíàìèêè ïðîöåññîâ íàìàãíè÷èâà- íèÿ ïðè ïåðåõîäå îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó è ïðîãíîçèðîâàòü âîçìîæíîñòü ñóùåñòâîâàíèÿ â íà- íîêðèñòàëëå BaFe12O19 óãëîâîé ìàãíèòíîé ñòðóêòó- ðû è ñïèí-ïåðåîðèåíòàöèîííîãî ôàçîâîãî ïåðåõîäà [61]. Ïðèìåðû ïîëó÷åííûõ ìîäåëåé îñíîâíûõ êðè- âûõ íàìàãíè÷èâàíèÿ äëÿ ðàçëè÷íîé îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëî- ãðàôè÷åñêîé îñè ñ êðèñòàëëà ïðèâåäåíû íà ðèñ. 7. Êàê âèäíî íà ðèñ. 7,à, êðèâàÿ íàìàãíè÷èâàíèÿ äëÿ �H = 90° èìååò õàðàêòåðíûé äëÿ îäíîîñíîãî ìàêðî- êðèñòàëëà âèä. Îòêëîíåíèå íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ îò áàçèñíîé ïëîñêîñòè ïðèâîäèò ê ðåçêîìó óâåëè÷åíèþ ïîëÿ òåõíè÷åñêîãî íàñûùåíèÿ (ðèñ. 7,á,â) è ïðè �H = 65° îíî ïðåâûøàåò ïîëå àíè- çîòðîïèè ïðèìåðíî â âîñåìü ðàç. Ìîäåëè îñíîâíûõ êðèâûõ íàìàãíè÷èâàíèÿ íà- íîêðèñòàëëà ôåððèòà áàðèÿ, ñîîòâåòñòâóþùèå ýêñ- ïåðèìåíòàëüíîìó çíà÷åíèþ |K2|/K1 = 0,6 (300 Ê), ïðèâåäåíû íà ðèñ. 7,ã–å. Íà âñåõ êðèâûõ äëÿ ñëó÷à- åâ îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ â ïðåäå- ëàõ óãëîâ 65° < �H < 90° èìååòñÿ îñîáåííîñòü â âèäå «ñêà÷êà» íàìàãíè÷åííîñòè. Ïðè �H < 65° êðèâûå íàìàãíè÷èâàíèÿ íàíîêðèñòàëëà ñòàíîâÿòñÿ ïîäîá- íûìè ñîîòâåòñòâóþùèì êðèâûì ìàêðîêðèñòàëëè÷å- ñêîãî îáðàçöà. Ïðè �H = 90° çíà÷åíèå ïîëÿ ñêà÷êà ñîñòàâëÿåò 0,34 îò ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ ïîëÿ àíèçîòðî- ïèè èññëåäóåìîé ñèñòåìû íàíîêðèñòàëëîâ [60]. Ñîâïàäåíèå äàííîãî çíà÷åíèÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìûì ñâèäåòåëüñòâóåò îá àäåêâàòíîñòè èñ- ïîëüçîâàííîãî íàìè ïîäõîäà ê îïèñàíèþ ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè íàíîêðèñòàëëà ãåêñàôåððèòà áàðèÿ. Âêëàä ïîâåðõíîñòíîé àíèçîòðîïèè, ïðîÿâëÿþùèé- ñÿ íà îñíîâíîé êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ â âèäå ñïèí-ïå- ðåîðèåíòàöèîííîãî ôàçîâîãî ïåðåõîäà äëÿ íàíî÷àñòèö êàê äîïîëíèòåëüíûé ê ìîäåëè Stoner–Wohlfarth [62], áûë âûÿâëåí ïóòåì ó÷åòà âëèÿíèÿ ìåæ÷àñòè÷íîãî ìàã- íèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, èìåþùåãî ìåñòî â ïëîòíîóïà- êîâàííîé ñèñòåìå ÷àñòèö [55]. Äëÿ âûÿñíåíèÿ ïðè÷èí, ïðèâîäÿùèõ ê ñïèí-ïåðå- îðèåíòàöèîííîìó ôàçîâîìó ïåðåõîäó â íàíîêðèñòàë- ëå ãåêñàãîíàëüíîãî ôåððèòà áàðèÿ, â ðàáîòå [61] áûëè ïîëó÷åíû õàðàêòåðèñòè÷åñêèå ïîâåðõíîñòè àíè- çîòðîïèè è èõ ñå÷åíèÿ – âåêòîðíûå äèàãðàììû àíè- çîòðîïèè, êîòîðûå äàþò íàãëÿäíîå ïðåäñòàâëåíèå îá îñîáåííîñòÿõ ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãèè àíèçîòðîïèè â íàíîêðèñòàëëå BaFe12O19. Ðàññìîòðåííûå ñëó÷àè äëÿ |K2|/K1 îò 0 äî 0,7 ïðåä- ñòàâëåíû íà ðèñ. 8. Íà âåêòîðíîé äèàãðàììå ìàêðîêðèñòàëëà (|K2|/K1 = 0) èìåþò ìåñòî àáñîëþòíûé ìèíèìóì è àáñîëþòíûé ìàêñèìóì ýíåðãèè àíèçîòðîïèè, ñîîò- âåòñòâóþùèå óãëàì � = 0 è 90°. Ýòè óãëû îòâå÷àþò íàïðàâëåíèÿì ëåãêîãî è òðóäíîãî íàìàãíè÷èâàíèÿ. Ãåêñàãîíàëüíûé ôåððèò: îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 363 364 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê 0,2 0,4 0,6 0,.8 1,0 2,0 0 a m h 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 8,910 á m h 0,26 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 13,430 m h 0,50 â 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,550 m h0,46 ã 0,26 0,4 0,6 1,0 0,850 m h0,71 0,59 ä 0,2 0,6 1,0 1,370 m h1,14 0,42 0,87 å Ìàêðîêðèñòàëë |Ê |2 Ê1 = 0,0 Íàíîêðèñòàëë |Ê |2 = 0,60 � H = 90° � H = 75° � H = 65° Ê1 , 0,2, 0,25 Ðèñ. 7. Êîìïüþòåðíûå ìîäåëè êðèâûõ íàìàãíè÷èâàíèÿ ìàêðîêðèñòàëëà |K2|/K1 = 0 (à–â) è íàíîêðèñòàëëà |K2|/K1 = = 0,6 (ã–å), äëÿ ðàçëè÷íîé îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëè÷åñêîé îñè ñ. Øòðèõîâûå êðèâûå — ðåøåíèå óðàâíåíèÿ îñíîâíîé êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ [61]. h = 2H/Ha, ãäå Ha —ïîëå àíèçîòðîïèè. Ñ óâåëè÷åíèåì îòíîøåíèÿ êîíñòàíò (ñëó÷àé íàíîêðè- ñòàëëà) ïðîèñõîäèò ïîñòåïåííîå óìåíüøåíèå ýíåðãèè àíèçîòðîïèè â áàçèñíîé ïëîñêîñòè, è ïðè |K2|/K1 0,2 ïîÿâëÿåòñÿ ëîêàëüíûé ìèíèìóì ýíåðãèè, ãëóáè- íà êîòîðîãî ðàñòåò ïî ìåðå äàëüíåéøåãî óâåëè÷åíèÿ îòíîøåíèÿ êîíñòàíò. Àáñîëþòíûé è ëîêàëüíûé ìèíè- ìóì ðàçäåëåíû àáñîëþòíûì ìàêñèìóìîì, ïîëîæåíèå êîòîðîãî ñìåùàåòñÿ îò � = 90° äî � � 60°. Ïðè ýòîì íà- ïðàâëåíèå ëåã÷àéøåãî íàìàãíè÷èâàíèÿ ïî-ïðåæíåìó ñîâïàäàåò ñ îñüþ ñ, âîçíèêøåå íîâîå íàïðàâëåíèå ëåã- êîãî íàìàãíè÷èâàíèÿ ëåæèò â áàçèñíîé ïëîñêîñòè, à íàïðàâëåíèå òðóäíîãî íàìàãíè÷èâàíèÿ âûõîäèò èç íåå. Ýòî îçíà÷àåò èçìåíåíèå ìàãíèòíîé ñòðóêòóðû ïðè ïåðåõîäå îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó. 3. Çàêëþ÷åíèå  ðàêóðñå îñâåùåííîãî íàìè íàïðàâëåíèÿ íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé àâòîðñêèõ êîëëåêòèâîâ, ïðåäñòàâëåí- íûõ â ññûëêàõ íà ïåðâîèñòî÷íèêè, ìû ïîïûòàëèñü îò- ðàçèòü ïî âîçìîæíîñòè ñëîæíîñòü è ìíîãîãðàííîñòü ñâîéñòâ âûáðàííûõ â êà÷åñòâå îáúåêòà èññëåäîâàíèé îñíîâíûõ êëàññîâ ôåððèìàãíèòíûõ îêèñëîâ, îòìåòèòü ïðåèìóùåñòâà ðàçðàáîòàííûõ ìåòîäîâ ïîëó÷åíèÿ âû- ñîêîäèñïåðñíûõ ôåððèòîâûõ ñèñòåì, âñêðûòü ïðîáëå- ìàòèêó ìàëûõ ÷àñòèö íà ïðèìåðå ãåêñàãîíàëüíîãî ôåððèòà áàðèÿ, óêàçàòü èñïîëüçîâàííûé äëÿ åå èçó÷å- íèÿ êîìïëåêñíûé ïîäõîä, êîòîðûé ïîçâîëèë ïîëó- ÷èòü ïðèíöèïèàëüíî íîâûå îáîáùàþùèå äàííûå: â âèäå Í–Ò-äèàãðàììû ìàãíèòíîãî ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû íàíîêðèñòàëëîâ, ó÷èòûâàþùåé âñå îñíîâíûå ñïåöè- ôè÷åñêèå äëÿ ìàëûõ ÷àñòèö è èõ àíñàìáëåé ýôôåêòû (ðàçìåðíûé, ïîâåðõíîñòíûé è êîëëåêòèâíûé), à òàê- æå â âèäå ñïèí-ïåðåîðèåíòàöèîííîé ôàçîâîé äèà- ãðàììû ñ êîíêðåòèçàöèåé îáëàñòåé ñóùåñòâîâàíèÿ ðàâíîâåñíûõ ñîñòîÿíèé íàìàãíè÷åííîñòè íàíîêðè- ñòàëëà â ñðàâíåíèè ñ ìàêðîñêîïè÷åñêèì àíàëîãîì. 1. Å.Ñ. Áîðîâèê, Þ.À. Ìàìàëóé, ÔÌÌ 9, 36 (1960). 2. Å.Ñ. Áîðîâèê, Þ.À. Ìàìàëóé, ÔÌÌ 9, 828 (1960). 3. Å.Ñ. Áîðîâèê, Þ.À. Ìàìàëóé, ÔÌÌ 14, 146 (1962). 4. Å.Ñ. Áîðîâèê, Þ.À. Ìàìàëóé, ÔÌÌ 15, 300 (1963). 5. Å.Ñ. Áîðîâèê, Þ.À. Ìàìàëóé, Èçâ. ÀÍ ÑÑÑÐ, Ñåð. ôèç. 30, 1079 (1966). 6. V. Adelskold, Ark. Kem. Miner. Geol. 12A, 1 (1938). 7. À.ñ. 1397960 ÑÑÑÐ, ÌÊÍ G 09 B 23/26. Ïðèáîð äëÿ èçó÷åíèÿ ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà, Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, À.À. Áåçëåïêèí, Å.Å. Òóëóçîâà (ÑÑÑÐ) ¹3873516/31-12; Ïðèîð. 29.12.84; îïóáë. 23.05.88; Áþë. ¹19, ñ. 8. 8. À.ñ. 983601 ÑÑÑÐ, ì.êë.3 G 01 R 33/02. Âèáðàöè- îííûé ìàãíèòîìåòð, Â.Í. Ãîðáà÷, Þ.À. Ìàìàëóé. Çàÿâêà N2776189. Ïðèîð. 23.02.82. Áþë. ¹47. 9. Í.Í. Åôèìîâà, Þ.À. Ìàìàëóé, Èçâ. ÀÍ ÑÑÑÐ, Ñåð. ôèç. 34, 979 (1970). 10. Í.Í. Åôèìîâà, Þ.À. Ìàìàëóé, ÆÝÒÔ 61, 1073 (1971). 11. Í.Í. Åôèìîâà, Þ.À. Ìàìàëóé, ÓÔÆ 18, 1114 (1973). 12. Þ.À. Ìàìàëóé, À.À. Ìóðàõîâñêèé, ÆÝÒÔ 60, 1418 (1971). 13. Þ.À. Ìàìàëóé, À.À. Ìóðàõîâñêèé, Ë.Â. Áóðàêîâà, Ýëåêòðîííàÿ òåõíèêà: Íàó÷íî-òåõí. ñá-ê ÖÍÈÈ «Ýëåêòðîíèêà», Ìîñêâà 42, 45 (1971). 14. Þ.À. Ìàìàëóé, À.À. Ìóðàõîâñêèé, ÓÔÆ 17, 393 (1972). 15. Þ.À. Ìàìàëóé, À.À. Ìóðàõîâñêèé, À.À. Òàðàí, ÔÒÒ 14, 1968 (1972). 16. Þ.À. Ìàìàëóé, À.À. Ìóðàõîâñêèé, ÓÔÆ 19, 468 (1974). 17. Þ.À. Ìàìàëóé, À.À. Ìóðàõîâñêèé, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Êðèñòàëëîãðàôèÿ 20, 351 (1975). 18. Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, Â.Ï. Ïàëåõèí, ÓÔÆ 21, 409 (1976). 19. Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, À.À. Áåçëåïêèí, Â.Ï. Ïàëåõèí, Èçâ. ÂÓÇîâ. Ôèçèêà 9, 106 (1985). Ãåêñàãîíàëüíûé ôåððèò: îò ìàêðî- ê íàíîêðèñòàëëó Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 365 |K 2| K1 = 0,00 |K 2| K1 = 0,40 |K 2| K1 = 0,60 |K 2| K1 = 0,70 Ðèñ. 8. Ýâîëþöèÿ õàðàêòåðèñòè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé è âåêòîðíûõ äèàãðàìì àíèçîòðîïèè ïðè ïåðåõîäå îò ìàê- ðîêðèñòàëëà ê íàíîêðèñòàëëó. 20. Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, Â.Ï. Ïàëåõèí, ÔÒÒ 15, 3460 (1973). 21. À.À. Áåçëåïêèí, Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, Â.Ï. Ïàëåõèí, Èçâ. ÂÓÇîâ. Ôèçèêà 7, 111 (1987). 22. Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, Â.Ï. Ïàëåõèí, ÔÒÒ 20, 2869 (1978). 23. T.D. Duczmal, S.P. Kuntsevich, V.P. Palekhin, and J.Pietrzak, Phys. Status Solidi A67, K125 (1982). 24. Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ë.Ô. ×å÷åðñêàÿ, XV Âñåñîþçí. êîíô. ïî ôèçèêå ìàãí. ÿâëåíèé. Òåç. äîêë. (1981), ñ. 32. 25. Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ë.Ô. ×å÷åðñêàÿ, Ì.Í. Øèïêî, ÓÔÆ 27, 1580 (1982). 26. Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ë.Ô. ×å÷åðñêàÿ, Ôèçèêà è òåõíèêà âûñîêèõ äàâëåíèé, 12 17 (1983). 27. À.ñ. 1152046 ÑÑÑÐ, ÌÊÈ Í 01 F1/10, Ñ 04  35/26. Ôåððèòîâûé ìàòåðèàë. Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëü- õîâèê. Çàÿâêà ¹3675284. Ïðèîð. 19.12.83. Îïóáë. 22.12.84. 28. À.ñ. 1499582 ÑÑÑÐ, ÌÊÈ Í 01 F 1/00, F 1/11/. Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ç.Â. Ãîëóáåíêî, Ò.Ã. Êóçüìè÷åâà, Þ.À. Ìàìàëóé. Çàÿâêà ¹4268362. Ïðèîð. 26.06.87. Îïóáë. 15.04.89. 29. Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê, ÓÔÆ 33, 287 (1988). 30. Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, À.À. Áåçëåïêèí, Þ.À. Ïîïêîâ, ÆÝÒÔ 88, 1820 (1985). 31. Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, ÔÍÒ 24, 754 (1998). 32. Ñ.Ï. Êóíöåâè÷, ³ñíèê Õàðê³âñüêîãî äåðæàâíîãî óí³âåðñèòåòó, Ñåð. Ô³çèêà 440, 125 (1999). 33. I. Onyszkiewicz, T. Duczmal, J. Pietrzak, and A. Murachovskii, Acta Magnetica, 1, 111 (1984). 34. J. Hankiewicz, Z. Pajak, and A. Murachovskii, J. Magn. Magn. Mater 101, 103 (1991). 35. Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê, ÓÔÆ 24, 3431 (1982). 36. Þ.À. Ìàìàëóé, Â.Í. Ãîðáà÷, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ôè- çèêà è òåõíèêà âûñîêèõ äàâëåíèé, 14, 10 (1983). 37. A.A. Murachovskii, S.N. Zinenko, and J. Pietrzak, in: Proc. 5th Intern. Conf. Magnetic Material, W. Gorzkowski (ed.) Madralin, Poland (1990), ð. 243. 38. H. Pfeiffer, Phys. Status Solidi A120, 233 (1990). 39. Ïàòåíò N17244584 Óêðàèíà Ñ01G49/00. Çàÿâêà N4843538. Ò.Ã. Êóçüìè÷åâà, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Â.Ï. Øàáàòèí (Ðîññèÿ). Ïðèîð. 28.06.90. 40. N.M. Borisova, Z.V. Golubenko, T.G. Kuz’micheva, L.P. Ol’khovik, and V.P. Shabatin, J. Magn. Magn. Mater. 114, 317 (1992). 41. T.G. Kuz’micheva, L.P. Ol’khovik, and V.P. Shabatin, IEEE Trans. Magn. 31, 800 (1995). 42. L.P. Ol’khovik, N.M. Borisova, T.G. Kuz’micheva, and V.P. Shabatin, Functional Materials, 3, 84 (1996). 43. À.ñ. 94011245 Óêðàèíà-Ðîññèÿ, ÌÏÊ 6  22 F9/16, H01 F1/11. Í.Ì. Áîðèñîâà (Óêðàèíà), Â.Ï. Äüÿêîâ, À.Ñ. Êàìçèí (Ðîññèÿ), Ë.Ï. Îëüõîâèê (Óêðàèíà), Î.Ã. Ôèñåíêî (Ðîññèÿ). Çàÿâêà N94-0/1245/02. Ïðèîð. 22.03.94. Ðåøåíèå î âûäà÷å ïàòåíòà 5.01.96. 44. L.P. Ol’khovik, N.M. Borisova, A.S. Kamsin, and O.G. Fisenco, J. Magn. Magn. Mater. 154, 365 (1996). 45. L.P. Ol’khovik, Z.I. Sizova, Z.V. Golubenko, and T.G. Kuz’micheva, J. Magn. Magn. Mater. 183, 181 (1998). 46. L.P. Ol’khovik, Phys. Status Solidi A172, 201 (1999). 47. H. Pfeiffer and W. Schuppel, J. Magn. Magn. Mater. 130, 92 (1994). 48. R.W. Chantrell, M. El-Hilo, and R. O’Grady, IEEÅ Trans. Magn. 27, 3570 (1991). 49. Ç.Â. Ãîëóáåíêî, À.Ñ. Êàìçèí, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ç.È. Ñèçîâà, ÔÒÒ 40, 1294 (1998). 50. ß. Ñìèò, Õ. Âåéí, Ôåððèòû, Èçä-âî ÈË., Ìîñêâà (1962). 51. À.Ñ. Êàìçèí, Á. Øòàëü, Ð. Ãåëëåðò, Ã. Êëèíãåëüõî- ôåð, Ý. Êàíêåëàéò, Ë.Ï. Îëüõîâèê, ÔÒÒ 4, 5 (2000). 52. Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ç.È. Ñèçîâà, À.Ñ. Êàìçèí, ÔÒÒ 45, 2033 (2003). 53. Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ò.Ã. Êóçüìè÷åâà, Þ.À. Ìàìàëóé, À.Ñ. Êàìçèí, ÔÒÒ 38, 3420 (1996). 54. A.S. Kamsin, V.L. Rozenbaum, L.P. O’lkhovik, and E.D. Kovtun, J. Magn. Magn. Mater. 161, 139 (1996). 55. Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ì.Ì. Õâîðîâ, Í.Ì. Áîðèñîâà, Ç.Â. Ãîëóáåíêî, Ç.È. Ñèçîâà, Å.Â. Øóðèíîâà, ÔÒÒ 45, 643 (2003). 56. G.W.D. Spratt, N. Kodama, H. Jnoue, Y. Uesaka, and M. Katsumoto, IEEE Trans. Magn. 27, 4660 (1991). 57. E.P. Wohlfarth, Phys. Status Solidi 29, 595 (1958). 58. P.E. Kelly, K. O’Grady, P.I. Mayo, and R.W. Chan- trell, IEEE Trans. Magn. 25, 3881 (1989). 59. L. Neel, C.R. Acad. Sci. 237, 1468 (1953). 60. Ç.Â. Ãîëóáåíêî, À.Ñ. Êàìçèí, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Þ.À. Ïîïêîâ, Ç.È. Ñèçîâà, ÔÒÒ 40, 1894 (1998). 61. Ñ.Í. Çèíåíêî, À.À. Ìóðàõîâñêèé, Ë.Ï. Îëüõîâèê, Ç.È. Ñèçîâà, Å.Â. Øóðèíîâà, À.Ñ. Êàìçèí, ÆÝÒÔ 123, 1073 (2003). 62. E.C. Stoner and E.P. Wohlfarth, IEEE Trans. Magn. 27, 3469 (1991). Hexagonal ferrite: macro–nanocrystal transitions Yu.A. Mamalyi and L.P. Ol’khovik The lines and the most significant results of studies into fundamental magnetic properties of hexagonal ferrites at Kharkov National Univer- sity during 50 years are reviewed. The Section on the modern subject «Nanophysics and Nano- technology of Barium Ferrite» concerns the ef- fects of the main factors (finite-size, surface and collective) specific to small particles and their ensembles on the evolution of magnetic proper- ties at macro–nanocrystal transitions. 366 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 3/4 Þ.À. Ìàìàëóé, Ë.Ï. Îëüõîâèê