Магнитные свойства мелкодисперсных порошков LiYF4 и LiTmF4 при низких температурах

• Автор: Клочков, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Магнитная связь между жидким 3Не
и твердотельными субстратами
1.2. Ван-флековский парамагнетик - жидкий 3Не
1.2.1 Ван-флековские парамагнетики
1.2.2. Поверхность твердого тела
1.2.3. Поверхностный ( адсорбированный ) 3Не
1.2.4. Жидкий ( объемный ) 3Не
1.3. Выводы
Глава 2. Образцы, аппаратура, методика измерений
2.1 Образцы
2.2. Импульсный ЯМР спектрометр
2.2.1 Фазовращатель
2.2.2. Формирователь РЧ импульсов
2.2.3. Предварительный усилитель мощности
2.2.4. Передатчик
2.3. Методика измерений
Глава 3. Исследование твердотельного субстрата ЬИпР4
3.1 Экспериментальные результаты
3.1.1. Обнаружение дефектных парамагнитных центров Тт3+ в мелкодисперсных порошках
3.1.2. ЭПР-исследования в мелкодисперсных
порошках 1/Гт}'4 и 1,1УР4
3.1.3. Измерение проводимости
мелкодисперсных порошков /лТ/Т

3.1.4. Ядерная магнитная релаксация19F
в мелкодисперсных порошках LiYF4
3.1.5. Намагниченность порошков LiYF4 и LiTmF4, структурные фазовые переходы
в порошках UTmF4
3.1.6. ЯМР-криопорометрия мелкодисперсных порошков LiYF4
3.1.7. Атомно-силовая микроскопия
поверхности соединений LiYF4 и LiTmF4
3.2. Обсуждение экспериментальных результатов
3.3. Выводы. 104 Глава 4. Магнитная релаксация жидкого 3Не в
контакте с мелкодисперсными порошками LiYF4
4.1. Экспериментальные результаты и их обсуждение
4.2. Выводы
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Обнаруженное более 30 лет назад аномально малое тепловое сопротивление (сопротивление Капицы) на границе жидкого ’Не с церий-магниевым нитратом при Т=10мК [1,2] стимулировало активное исследование магнитных свойств жидкого 3Не, граничащего с твердым телом. В ходе этих исследований был получен большой объем экспериментальных данных, касающихся как магнетизма поверхностного ‘Не, так и вопросов магнитной связи на границе жидкий 3Не - твердое тело. В ряде экспериментов было надежно установлено существование прямого диполь-дипольного взаимодействия между ядерными спинами жидкого 3Не и ядерными спинами твердотельных субстратов, однако число таких экспериментов очень ограничено. Как правило, для получения хорошо развитой поверхности контакта 3Не и твердотельного субстрата последний берется в виде кристаллических порошков, пористых аморфных веществ, пористых полимеров и т.д. Очевидно, что использование в экспериментах таких неупорядоченных систем, как кристаллические порошки, в значительной мере усложняет интерпретацию экспериментальных данных и, возможно, нивелирует некоторые проявления магнитной связи жидкого 3Не с твердым телом. Традиционно, при интерпретации экспериментов главное внимание уделялось специфическим свойствам приповерхностного 3Не. При этом игнорировалось состояние поверхности твердотельного субстрата и ее особые магнитные свойства. Возможно, что именно специфические свойства поверхности твердого тела объясняют немногочисленность ряда удачных экспериментов по наблюдению магнитной связи жидкого ’Не с твердым телом и трудности в интерпретации экспериментальных данных, касающихся магнетизма жидкого 3Не.

туннелирование атомов 3Не.
Магнитные свойства адсорбированного 3Не и их изменение с увеличением числа атомов в адсорбированном достаточно хорошо изучены [58-60] ( см. напр, обзор [61] ). Намагниченность 3Не подчиняется закону Юори-Вейса:
м- СН°
М~Т’ <16>
где Д - константа Вейса. Так, при малом числе молекул на поверхности субстрата он имеет склонность к антиферромагнитному упорядочению ( Д < 0 ). При увеличении молекул 3Не в слое магнитные свойства меняются на ферромагнитные. Константа обменного взаимодействия, приводящего к ферромагнитному упорядочению может быть оценена из следующего соотношения I (К) = ЗД. Поскольку А для монослоя 3Не составляет порядка 3 мК, то константа обменного взаимодействия составит около 10 мК. С последующим увеличением толщины адсорбированного слоя свойства первого монослоя сильно меняются, т.к его плотность возрастает под воздействием вышележащих слоев 3Не. В итоге, после "усадки" более чем 3 слоев весь адсорбированный 3Не может быть охарактеризован как ферромагнитный с температурой Вейса Д=0,5 мК. При далынейшем увеличении толщины слоя его свойства не изменяются.
Следует напомнить, что в работе [20] был предложен прямой механизм взаимодействия 3Не - >9Р БЬХ-бООО Авторами было показано, что перенос намагниченности между двумя зеемановскими резервуарами осуществляется благодаря модуляции диполь-дипольного взаимодействия 3Не - 19Р квантовым туннелированием (квантовым движением) атомов гелия в адсорбированном слое. Все другие типы