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

Анотація

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.