Магнитные свойства твердого кислорода под давлением (Обзор)

Анотація

Твердый кислород — уникальный кристалл, сочетающий свойства молекулярного кристалла и магнетика. В отличие от обычных магнетиков, обменное взаимодействие в твердом кислороде реализуется на фоне слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействий и составляет, тем самым, значительную часть энергии кристалла. Это приводит к богатой P–T фазовой диаграмме и к многочисленным аномалиям термодинамических, кинетических, оптических и магнитных свойств твердого кислорода. α-O₂, низкотемпературная фаза низких давлений, является неелевским коллинеарным двухподрешеточным магнетиком. При давлениях ~6 ГПа α-O₂ переходит в δ-O₂, в котором с повышением температуры реализуются три различные магнитные структуры. При давлениях ~ 8 ГПа происходит переход в ε-O₂. При этом переходе молекулы O₂ объединяются в кластеры (O₂)₄, что сопровождается магнитным коллапсом. В настоящем обзоре описывается эволюция магнитной структуры с ростом давления и анализируются причины, которые лежат в основе этой эволюции.