WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 12 |

не обосновывается и противоречит данным, полученным В спиновой химии обычно рассматривают три пути в квазистационарном МП: если не во всех, то по образования РП: распад молекулы, превращение одной меньшей мере в подавляющем большинстве известных РП в другую (в реакции типа диспропорционирования) экспериментов поле было ориентировано относительно и случайная встреча двух радикалов в растворе. Все кристаллографических направлений в образце гораздо они могут иметь место и при пластическом течении грубее, чем с точностью 10-2 радиан, что не мешало кристалла. Ограничимся рассмотрением двух исходных авторам из разных независимых групп наблюдать МПЭ. ситуаций. В первой — дислокация закреплена на стопоКроме того, время 10-4 s, полученное в [252] такой ре ковалентной связью и S близка к 1. Во второй — оценкой, все равно еще очень велико для спиновой дислокация набегает на стопор и образует нескоррелидинамики и значительно больше характерного времени рованную пару с ним. Тогда вероятности каждого из спин-решеточной релаксации в ионных кристаллах при четырех возможных состояний (S, T0, T+, T-) одинаковы комнатной температуре (которое может быть оценено и равны 1/4. Влияние МП сводится к изменению S величиной 10-8-10-6 s). вследствие S-T конверсии по g-механизму. В этой Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 794 Ю.И. Головин модели S(B) определяется величиной B, временем сти S-состояний для застопоренных дислокаций по сравпрохождения пары через резонансную область (где нению с движущимися делает влияние МП на депиннинг US - UT µBgB), а также характерными временами дислокаций более сильным, чем на их последующую продольной и поперечной релаксации коррелированного подвижность. В дальнейшем эти представления были иссостояния спинов T1 и T2 соответственно. Все эти пользованы для объяснения ряда аномалий температурвеличины (кроме B) не известны даже по порядку ных зависимостей прочности и магнитострикционных величины, так что рассмотрение способно дать только характеристик железо-никелевых инваров [257,258].

чисто качественные результаты. В условиях воздействия Отметим, что представленная схема МПЭ в неявной МП, согласно этой теории, форме подразумевает, что лимитирующей стадией многоэтапного процесса сближения, попыток преодоления (1 + T1/ )(1 + T2/ ) +B2/2Bm и открепления дислокаций от стопоров (рис. 20) являS(B) =S(0), (4) (1 + T1/ )(1 + T2/ )+ ются интеркомбинационные S-T переходы в коротко живущем промежуточном состоянии пары. В действи+(1 + /2T1)(B2/B2 ) m тельности это справедливо лишь в том случае, когда где Bm = h/ gµB T1T2 — характерное МП, делающее химическая, молекулярная и дислокационная динамики интеркомбинационные переходы эффективными (по грубудут успевать выводить из реакционной ячейки дислобым оценкам оно составляет несколько T).

кационный сегмент с парамагнитным центром раньше, Величина S(B) задает концентрацию стопоров, обрачем возбужденное T -состояние успеет релаксировать в зующих ковалентные связи в присутствии МП S-состояние. В [253–260] возможность такого обратного перехода не рассматривается, хотя в условиях действия C(B) =C0 S(B), (5) МП (в особенности по принятому в этих работах g-механизму спиновой конверсии) эта вероятность не где C0 — концентрация стопоров при B = 0.

равна нулю.

Поскольку в большинстве моделей средняя скорость Возможно, по этой причине в ряде случаев треи пробеги дислокаций L зависят от концентрации эфбовалась длительная ( 103 s) предварительная экспофективных стопоров как C-1/2, влияние МП приведет к зиция образца в МП (рис. 3, 6, 7, 8), чтобы наснижению S(B) и C(B), а следовательно, к росту L в копить достаточное количество маловероятных позисоответствии с тивных актов спин-зависимых превращений, в то время как в рассматриваемой теории продолжительность L(B) =L S(0)/S(B), (6) действия МП не имеет значения (при условии, что она больше времени интеркомбинационного перехода где L — пробеги дислокаций при B = 0 в условиях действия тех же механических напряжений. При B Bm t h/ gµBB, t 10-6-10-8 s для типичных значений g = 10-3-10-4 и B = 0.1-1T).

подстановка (4) в (6) дает следующую полевую зависиС другой стороны, игнорирование молекулярной динамость:

мики позволяет рассматривать с этих позиций и другие родственные процессы, в частности, распад метастаL(B) =L 1 +(B2/4B2 )(T1/ )(1 + T2/ ). (7) m бильных комплексов точечных дефектов, содержащих В полях B Bm теория предсказывает насыще- парамагнитные частицы, под действием МП. Из эксние МПЭ. периментальных данных (см. п. 1), следует, что МП Хотя экспериментально наблюдалась как квадратич- инициирует в них реакции первого порядка, приводяная полевая зависимость МПЭ, так и ее насыщение в щие к долговременному последействию, выражающемусильных полях (см. п. 1), эти факты не могут служить ся в медленном изменении структурно-чувствительных прямым доказательством справедливости описанной те- свойств после отключения МП. Аналогичные соображеории, поскольку и некоторые другие модели предсказы- ния использованы в [261] для объяснения механизмов вают квадратичную полевую зависимость с насыщени- структурной релаксации в оксидных стеклах.

ем [234,235]. Наконец, подобно тому как в спиновой химфизике Косвенными аргументами в пользу описываемого под- анализируют спин-ядерную селективность некоторых рахода и принятых допущений можно считать слабую тем- дикальных реакций [234–236,262], в [255] предложено пературную зависимость МПЭ, а также более сильное учесть сверхтонкое взаимодействие (СТВ) и в МПЭ.

влияние МП на открепление дислокаций, чем на после- Обычно времена спиновой релаксации атомных ядер на дующее их движение, что согласуется с представлением много порядков величины превышают электронные. Это об определяющей роли спиновой динамики, по крайней дает возможность рассматривать поведение радикальной мере в опытах на ионных кристаллах. Действительно, пары в эффективном МП Beff, которое можно предстаизоляция скоррелированной пары (на время порядка вить суммой внешнего B и ядерного BN = A/2 g полей, спиновой релаксации) от решетки может сделать про- где A — константа СТВ, Beff = B ± BN. В простейшем, цесс спиновой конверсии в МП малочувствительным к но достаточно распространенном случае, когда нескомтемпературе, а четырехкратное превышение заселенно- пенсированным спином обладает только одно из ядер Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Магнитопластичность твердых тел радикальной пары, знак + или - соответствует двум состояниям ядерного спина с проекцией +1/2 и -1/на направление внешнего МП. Тогда с учетом СТВ S(B) =1/2[S(B + BN) +S(B - BN)]. При типичных значениях g = 10-3-10-4 и A = 10-4-10-2 T BN может лежать в пределах 0.05-5 T. Исходя из этого, можно ожидать изотопный эффект в МПЭ (т. е. зависимость от изотопного состава) в полях с B < BN, лежащих в рабочем диапазоне индукций, которые использовались большинством исследователей. Очевидно, в МП с B > BN спин-ядерные эффекты будут несущественными.

Эти соображения выводят исследования механических свойств и, в частности МПЭ, на еще более глубокий уровень строения вещества — ядерно-изотопный.

3.55. Магниторезонансное разупрочнение примесных ионных кристаллов. Описанные в предыдущем пункте представления о природе МПЭ сначала поддерживались различными косвенными свидетельствами и соображениями [69,72,98,263,264]. Однако качественное согласие теоретических и экспериментальных полевых зависимостей МПЭ, характерных времен, критических полей и т. п. не могут служить надежным свидетельством спин-зависимой природы первичного акта действия МП, хотя бы уже потому, что пока не существует теории, способной правильно предсказать даже порядки обсуждаемых величин, а несколько различных схем могут давать неразличимые в пределах этой точности результаты и полевые зависимости.

Неопровержимым доказательством влияния МП именно на спиновые степени свободы было бы измеренное значение g-фактора объектов, подверженных действию поля, близкое или кратное двум. На чисто орбитальные магнитные моменты внешнее МП в принципе тоже может воздействовать, но для них g-фактор равен единице. Двукратную разницу в величине g-фактора можно легко определить, не прибегая даже к особо точным методам. В [253] с этой целью было предложено перенести идеологию RYDMR-спектроскопии в физику пластичности и исследовать механические Рис. 21. Магнитостимулированное разупрочнение в условиях характеристики в скрещенных постоянном и СВЧ МП ЭПР. a — резонансный прирост подвижности дислокаций в вблизи условий ЭПР. Экспериментально ЭПР в такой монокристалле NaCl с примесью Eu (100 ppm) после предпостановке исследовали в NaCl : Eu и NaCl : Ca тремя варительной обработки образца в скрещенных постоянном и стандартными способами: 1) измерением пробегов инмикроволновом МП; b — резонансное макроразупрочнение дивидуальных краевых дислокаций L методом избира(уменьшение коэффициента деформационного упрочнения) в тельного травления; 2) макродеформированием сжатием монокристалле NaCl с примесью Ca при активном деформирос регистрацией кривой деформации -; 3) измерением вании и одновременном действии постоянного и скрещенного с ним микроволнового МП. GB — коэффициент упрочнения микротвердости H по Виккерсу [265–270].

при совместном действии микроволнового и постоянного Как и в традиционном ЭПР-исследовании, образец МП; G0 — то же при отключенном микроволновом МП;

помещали в СВЧ-резонатор в область пучности стоячей c — зависимость ЭПР разупрочнения NaCl : Ca (B0 = 0.32 T) волны (m = 9.5GHz). Перпендикулярно плоскости пов условиях модуляции СВЧ волны прямоугольными пакетами ляризации магнитной компоненты волны B1 включали от длительности этих пакетов ti и паузы между ними tp.

постоянное МП B0, меняющееся от опыта к опыту 1 — tp = 10-3, 2 —10-7 s. На врезках показаны последовамелкими шагами в диапазоне 0-0.8 T. Во второй метотельности процедур в разных сериях опытов. Обозначения те дике изучали in situ эффект, а в первой и третьей — же, что и на рис. 7.

постэффект от действия скрещенных постоянного и микроволнового МП.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 796 Ю.И. Головин Экспозиция кристаллов NaCl : Eu со свежевведенными дислокациями в течение 15 min в МП B0 Bприводила к резонансному увеличению L при B(1) = 0.32 ± 0.03 T, B(2) = 0.18 ± 0.02 T, B(3) = 0 0 = 0.12 ± 0.02 T (рис. 21, a). Эти значения постоянного МП соответствуют резонансным переходам между зеемановскими уровнями на частоте m = 9.5GHz при g1 = 2.1 ± 0.2, g2 = 3.8 ± 0.3, g3 = 5.7 ± 0.7. При действии одного постоянного МП или скрещенного с ним микроволнового, но в конфигурации B0 B1, наблюдалась обычная монотонная полевая зависимость L(B). Это указывает на то, что имеют место магнитные резонансы, а не какие-либо другие.

Эксперименты на частоте переменного МП m = 152 MHz обнаружили резонансное увеличение L при B0 = 5.1 ± 0.5mT [266], что соответствует g = 2 ± 0.2. По-видимому, это наименьшее МП, при котором до настоящего времени наблюдали МПЭ. Заметим, что не существует принципиальных ограничений на реализацию резонансного разупрочнения и в еще более низких МП (например, в поле Земли 0.05 mT, которому соответствует резонансная частота m 1MHz при g = 2). Авторы [271] полагают, что они наблюдали последствия такого резонанса в одной из своих ранних неопубликованных работ по МПЭ, но не смогли дать разумной трактовки полученных результатов в то время.

Совместное действие СВЧ и постоянного МП при B0 B1 на макропластическое течение NaCl : Ca также носило резонансный характер (рис. 21, b). В этих опытах измерялось изменение коэффициента деформационного упрочнения при включении СВЧ поля (постоянное МП было включено на все время деформирования, что позволяло исключить из результата его самостоятельное Рис. 22. Поэтапная схема МПЭ, возникающего вследствие действие). Аналогичные результаты получены на этих ускорения открепления дислокаций от стопоров в МП. D — же кристаллах и при измерении микротвердости после дислокация, L — ее пробег, Obs — локальное препятсвие, 15 min экспозиции образца в тех же условиях.

и — приложенные напряжения, l и l — длина образца Модулирование СВЧ волны прямоугольными пакетаи ее изменение в процессе деформации соответственно, 1 и ми длительностьюот 10-8 до 1 s позволило определить 2 — упругая и обменная часть взаимодействия дефектов в минимально необходимую продолжительность действия кристалле соответственно.

МП min, которая приводила к МПЭ (рис. 21, c). При T = 293 K min составляло 10-6 s, что согласуется с данными, полученными другим способом — иниМПЭ оказались многоатомные агрегаты, состоящие из циированием движения дислокаций импульсами МП 3-5 примесь-вакансионных диполей.

варьируемой длительности (рис. 6). Эти результаты Исходя из изложенных соображений, можно предоднозначно указывают на то, что МП действует на частицы со спином 1/2 и 3/2 и инициирует спин- ставить себе следующий сценарий событий, в котором зависимые реакции как между дислокациями и сто- слабое МП способно существенно повлиять на механические свойства макроскопически диамагнитных крипорами, так и внутри точечных комплексов, которые сталлов при наличии парамагнитных центров в струквпоследствии играют роль локальных препятствий для турных дефектах (рис. 22). Отдельные этапы, особенно скользящих дислокаций. В [272,273] подробно описаны условия, объекты и кинетика превращений в примесно- быстропротекающие, нуждаются в целенаправленном, вакансионных комплексах ионных кристаллов, которые систематическом изучении высокоразрешающими метоинициируются МП и затем влияют на люминесцентные, дами, поскольку об их кинетике и даже существоварадиоспектроскопические, пластические и другие харак- нии сейчас можно только догадываться по косвенным теристики ионных кристаллов. Среди широкого спектра признакам. Это необходимо не только потому, что точечных комплексов наиболее чувствительными для электронно-спиновая динамика лежит в основе физики Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Магнитопластичность твердых тел магнитопластичности, но и ввиду того, что она участвует счет влияния на спиновое состояние электронов, а не на в формировании макросвойств реальных кристаллов и координатную часть их волновой функции.

в отсутствие МП, но не могла быть вычленена ранее 3.6. Д р у г и е в о з м о ж н ы е м е х а н и з м ы. На из общей суммы причин, влияющих на механические фоне успехов теории спин-селективных реакций, а также выявлении решающей роли таковых в МПЭ, наблюхарактеристики реальных кристаллов.

дающихся в примесных ионных кристаллах, соблазн Формально влияние МП на пластические свойства объяснить все магнитные эффекты в слабомагнитных твердых тел через изменение констант скоростей внутелах с этих позиций весьма велик.

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 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.