WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 12 |

результате распада этих возбуждений — к ионизации, Несмотря на то, что авторы не проводили испытаний фотохимическим реакциям и смещениям атомов из уз- облученных таким образом кристаллов в поле механилов решетки. Это родство делает их удобным инструмен- ческих напряжений, можно с уверенностью сказать, что том исследования природы МПЭ и различных комбина- при столь низких дозах никаких изменений механичеционных эффектов, которые могут быть нелинейными, ских свойств в традиционных испытаниях обнаружить неаддитивными и вследствие этого трудно прогнозиру- бы не удалось. Измерение магнитостимулированной емыми. Вместе с тем одновременное действие слабого подвижности легко обнаружило присутствие дефектов МП и фонового облучения является обычными услови- нового типа, хотя их концентрация определенно была ями окружающей нас среды, что делает обозначенную ниже предела обнаружимости даже методами ЭПР или проблему еще и жизненно важной. К сожалению, на оптической спектроскопии.

физическом уровне рассмотрения проблемы выполнено В [180] был обнаружен эффект влияния на МПЭ в не так много работ, в то время как над ее биомеди- монокристаллах C60 еще более низких доз ( 1 cGy) цинскими аспектами работают целые институты (см. для --облучения (рис. 12). Эффект носил обратимый обзора [177]). характер: сразу после облучения МПЭ пропадал, Влияние предварительного малодозового (< 1Gy) но после некоторого времени релаксации (r 50 h рентгеновского облучения на МПЭ в кристаллах LiF и при T = 293 K) магниточувствительность восстанавлиNaCl с различным примесным составом было обнару- валась. И наоборот, обработка кристалла в МП делала жено в [178] и подробно описано в [155,179]. Во всех его „радиационностойким“ на то же время r, т. е. нечувслучаях рост дозы вызывал падение пробегов дислока- ствительным к облучению (с точки зрения механических ций под действием постоянного МП (B = 0.3-0.6T). свойств). По-видимому, это свидетельствует о действии Однако значительно более интересные результаты были МП и --частиц на одни и те же объекты в кристалле.

получены в опытах с вращающимися МП. В дополнение Описанные эффекты не имеют пока исчерпывающего к одной критической частоте на зависимости пробегов объяснения и требуют дополнительного изучения. Однадислокаций от угловой скорости вращения поля, по- ко ясно, что в ионных и молекулярных кристаллах (как являлась вторая, более высокая (рис. 4, b). Она была и в полупроводниковых, см. п. 2.6) совместное влияние Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Магнитопластичность твердых тел для ряда случаев (рис. 13). В опытах, где измерялось изменение микротвердости H после экспозиции образца в импульсном МП (NaCl, C60, полимеры), характерные времена релаксации состояний, наведенных полем, составляли многие часы или сутки, что однозначно свидетельствует о протекании процессов на атомномолекулярном уровне.

Специальной серией экспериментов было установлено, что несмотря на зависимость величины МПЭ от длительности и крутизны нарастания импульсов МП (которое в большинстве случаев имело место и в слабых полях), вихревое ЭП не вносило определяющего вклада в разупрочнение. Так, например, для ионных кристаллов была найдена минимально необходимая длительность импульса МП, вызывающая депиннинг, 10-6 s, не зависевшая от фронта и амплитуды импульса МП (рис. 6).

Для полимеров, напротив, была необходима крутизна фронтов, не менее критической, для того чтобы эффект стал наблюдаемым.

Многократная воспроизводимость эффектов без уменьшения величины на одном и том же образце (после достаточного „отдыха“ от действия предыдущего Рис. 13. Зависимость пробегов краевых дислокаций L в мо- импульса МП) указывает на то, что в сильном поле нокристалах NaCl от амплитуды стимулирующего депиннинг исходная метастабильность структуры не является обяимпульса МП длительностью tB = 10-4 s. 1 — свежезакалензательным условием магниточувствительности. Можно ные (от T = 750 K) кристаллы, T = 293 K. 2 — то же при предположить, что энергии, вносимой МП, достаточно T = 120 K. 3 — состаренные кристаллы, T = 293 K.

для активации некоторых многостадийных реакций в дефектной структуре. Путем соответствующей термообработки выделены вклады различных дефектов в МПЭ. Так, на рис. 13 показано, что в свежезакаленных даже очень низких доз облучения и МП может вызвать кристаллах NaCl максимум пробегов на полевой весьма заметные эффекты.

зависимости наблюдается при B = 20 T, а в состаренном 2.4. Магнитопластичность в сильных магсостоянии это поле является пороговым для депиннинга.

н и т н ы х п о л я х. До сих пор речь шла об эффектах, Таким образом, слабое и сильное МП действуют на индуцируемых МП, которые удовлетворяли условиям различные объекты в кристалле.

малости Um = 2µBgMB по отношению к UT kT 2.5. Влияние магнитного поля на фазовые (здесь g — фактор спектроскопического расщепления, M — магнитное квантовое число).

Из общих сообра- п р е в р а щ е н и я. Из общих соображений ясно, что реальная система в окрестности точки фазового пежений понятно, что с ростом B должны открываться рехода может находиться в неустойчивом состоянии все новые и новые каналы его действия на структуру (например, перегретом или переохлажденном относиматериала. Для высокоспиновых состояний (больших M) тельно линии равновесия фаз). Это делает ситуацию Um становится одного порядка с kT в полях несколько благоприятной для эффективного влияния на нее малых десятков T даже при комнатной температуре, не говоря воздействий. Действительно, влияние МП на зарождео более низких. Это означает, что такое МП в принципе ние, морфологию и кинетику роста, а также свойства может повлиять и на процессы в системах, близких к термодинамическому равновесию. Действительно, поми- новой фазы в различных материалах (ферромагнетиках, немагнитных металлах и сплавах, диэлектрических мо упоминавшейся во введении работы [9], где было и полупроводниковых кристаллах, аморфных системах, обнаружено открепление и движение дислокаций в NaCl под действием импульса МП с B 15 T, в [135,171,181] полимерах и др.) было обнаружено и изучалось во исследовался депиннинг дислокаций в NaCl, а также многих работах [5,6,182–191]. Некоторые изобретения в различные постэффекты разупрочнения в других кри- этой области, такие, например, как предсказатель бурь сталлах (ионно-ковалентных ZnS [94], молекулярных „сторм-гласс“, известны сотни лет. Он представляет соC60 [93]) и в полимерах (ПММА и ПВХ [131–133]) бой запаянную стеклянную ампулу с пересыщенным расв импульсных МП с индукцией до 30 T. Основными твором солей, которые образуют динамические дендритфеноменологическими отличиями действия таких МП от ные структуры, морфология и объем которых меняются, слабых был обратимый характер действия (за исключе- как полагают, под действием вариаций геомагнитного нием ZnS) и высокие пороговые значения B ( 20 T) поля.

2 Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 786 Ю.И. Головин Остановимся лишь на последней группе перечисленных явлений, которые имеют непосредственное отношение к теме обзора, а именно на влиянии слабых МП на физические свойства фаз, которые зарождались и росли в его присутствии или после магнитной обработки исходного материала. В работах [186,187] показано, что обработка оксидного стекла MgO–Al2O3–SiO2 серией из нескольких тысяч импульсов МП (B 0.1-1T) при T 300 K приводит к понижению температуры стеклования и кристаллизации, снижает уровень внутренних напряжений, меняет энергии активации различных релаксационных процессов и т. д. В [188] изучалось влияние такой же серии импульсов МП на фазовый соРис. 14. Зависимость прибавки фототока I, вызванной став, структуру и механические свойства литого сплава наложением постоянного МП, от его индукции B для мона основе Cu–Sn в процессе его охлаждения из раснокристаллов C60. На врезках показана аналогичная полевая плава. Обнаружено уменьшение количества эвтектоидзависимость I(B) для тетрацена [202] и схема опыта.

ной фазы, размеров зерен, увеличение микротвердости.

В гибкоцепных полимерах после обработки расплава все той же серией импульсов МП наблюдалось уменьшение концентрации центров нуклеации в расплаве и рекомбинации электронно-дырочных пар [195,196]. Тапоследующий рост более крупных дендритов, чем в кую интерпретацию эффекта в C60 подтверждает еще контрольных образцах [188–191]. При этом спектры больший рост фототока I в условиях парамагниттермостимулированной поляризации и деполяризации ного резонанса, реализованного в скрещенных посто(в твердом состоянии) тоже заметно меняли форму.

янном и микроволновом МП [193]. Ряд аналогичных 2.6. Микроструктура, немеханические струк- результатов исследования фото- или СВЧ-проводимости, турно-чувствительные свойства. Индуцирован- флуоресценции в слабых МП монокристаллов кремные МП механические отклики являются результатом ния [197–199], полиацетилена [24,200], поливинилкарсложного, многостадийного процесса, начинающегося базола [201], тетрацена [202], рубрена [203], антрацена уровне электронных возбуждений в структурных на [204] и даже молекул хлорофилла [205] авторы также дефектах. Чтобы сократить число промежуточных мало- смогли непротиворечиво трактовать как спин-зависимый изученных стадий между первичным актом действия МП процесс, управляемый МП.

и измеряемой величиной, целесообразно регистрировать Важно отметить, что включение МП те отклики, которые находятся в этой разветвленной (B 10-2-10-1 T) меняло регистрируемую в этих цепи событий ближе к процессам в электронной систе- работах величину не более, чем на несколько процентов ме. Таковыми являются измерения фотопроводимости, при гелиевых температурах, а при комнатных — еще оптических, люминесцентных, радиоспектроскопических меньше, в то время как пластические характеристики и др.

характеристик, которые обусловлены чисто элек- могли быть изменены на десятки–сотни процентов в тех тронными процессами. Промежуточное положение меж- же полях. Это еще раз свидетельствует об уникальной ду ними и макромеханическими свойствами занимают чувствительности подвижной дислокации к состоянию изменения атомной структуры дефектов. Рассмотрим электронной подсистемы дефектов, позволяющей лишь несколько наиболее ярких примеров из обширной рассматривать ее как зонд атомарного масштаба для литературы, имеющейся на эту тему. исследования отдельных малоатомных комплексов в Как было описано в первом разделе обзора, молеку- плоскости скольжения.

лярные кристаллы фуллерита C60 демонстрируют замет- Рекордно большой магнитный эффект (до 100%) ную чувствительность микротвердости к слабым МП и наблюдался в ZnS [206], в котором измеряли интенультранизким дозам -облучения (рис. 12). В [192–194] сивность электролюминесценции (ЭЛ) и ее изменение выявлено нетривиальное изменение фотопроводимости под действием импульсов МП с амплитудой B = 7T C60 в МПB < 1 T. Прирост фототока I при включении и длительностью 10 ms (рис. 15). Предположительно МП не зависел от взаимной ориентации векторов поля и механизм такого резкого усиления ЭЛ магнитным полем плотности тока и насыщался уже при B 0.2T (рис. 14). связан с депиннингом дислокаций, выметающих при МП не влияло на величину темнового тока. Эти осо- своем движении электроны из ловушек и инжектирубенности не позволяют свести наблюдаемое явление ющих их в поры, являющиеся естественными стоками к классическим гальваномагнитным (эффекту Холла, для дислокаций, с одной стороны, а с другой — поломагнетосопротивлению и т. п.). По всем признакам оно стью, где электроны ускоряются под действием сильного близко к влиянию МП на фотопроводимость молекуляр- электрического поля, созданного теми же дислокацияных кристаллов ароматических углеводородов, которое ми. Вихревое электрическое поле было несопоставимо нашло объяснение в рамках теории спин-зависимой малым по сравнению с приложенным к образцу и не Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Магнитопластичность твердых тел 3. Природа магниточувствительности немагнитных материалов 3.1. Основные трудности интерпретации магнитопластических эффектов. Обилие и разнообразие экспериментальных данных, полученных независимо несколькими группами с помощью совершенно различных методик, не оставляют сомнений в реальности парадоксального, на первый взгляд, аномально большого влияния на физико-механические и другие структурно-чувствительные свойства твердых тел весьма слабых МП. В связи с этим принципиальную важность приобретает вопрос: в чем природа этих явлений МожРис. 15. Зависимость интенсивности электролюминесценции но ли объяснить их с помощью одного универсального монокристалла ZnS от времени, прошедшего после первого механизма (или хотя бы с позиций одного подхода) или включения электрического поля (E = 1 kV / mm, f = 800 Hz) в разных материалах и условиях испытания работают в условиях действия нескольких последовательных импульсов различные причины Ранние попытки интерпретации МП (B = 7T, B = 10 ms). Стрелками обозначены моменты МПЭ посредством привлечения сил Лоренца, действувключения МП. T = 293 K. На врезке показана схема опыта.

ющих со стороны МП на движущиеся заряженные дислокации; вихревого ЭП, сопровождающего включение и выключение МП; сил, вызванных намагничиванием ферромагнитных преципитатов в диамагнитной матрице;

могло играть существенной роли, что хорошо видно из сил, связанных с наличием градиента магнитной восприпростых оценок и характера очень медленного затухания имчивости вследствие деформации решетки вблизи ядра всплеска ЭЛ (десятки часов) после действия миллиседислокации, и т. п. не принесли успеха.

кундного импульса МП.

Непреодолимые трудности во всех упомянутых выше В [207,208] обнаружены и исследованы эффекты влимоделях МПЭ начинаются на первом же шагу обсуяния слабого МП на сегнетоэлектрические и диэлектриждения. Они обусловлены малостью сил и энергий ческие характеристики сегнетоэлектриков (коэрцитив Um µBgB, сообщаемых полем с индукцией B 1T ное поле, температура Кюри, диэлектрическая пронилюбому структурному элементу в магнитонеупорядоцаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и др.), ченной среде, вследствие чего МП не может существена в [209] — на температурный коэффициент сопроно изменить состояние термодинамически равновесной тивления керамики YBa2Cu3O7-x в области перехода системы в этих условиях. В частности, прямое действие в сверхпроводящее состояние. Особый интерес вызыМП не может повлиять на вероятность преодоления стовают результаты влияния МП и его длительного (мепоров дислокациями, так как энергия активации этого сяцы) последействия на полупроводниковые материалы процесса Ua kTR µBgB (рис. 16).

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 12 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.