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1、自旋玻璃,关键词,局域磁矩 自旋玻璃、自旋冻结 无序、阻错 遍历破缺、亚稳态 弛豫现象、记忆效应 类自旋玻璃行为,物质的磁性有哪些来源?,组成物质的微观粒子: 原子核质子,中子 (核磁矩很小) 电子 定域电子(自旋磁矩,轨道运动磁矩) 巡游电子(自旋磁矩),物质的磁性,电子自旋 磁矩,电子轨道磁矩,核磁矩,顺磁性,抗磁性,铁磁性,反铁磁性,自旋玻璃,巡游电子自旋,(定域电子),其它,金属中局域磁矩存在的条件 铁磁物质 Ni的原子为什麽在有的金属或合金中没有磁矩? (如Cu80Ni20 ),孤立原子或离子的磁矩,洪德定则(经验规律): 1,在满足泡利原理的条件下,电子总自旋取最大值; 2,电子总
2、角动量取最大值; 3,若电子不到半满,则总角动量为J=|L-S | ,若超过 半满, 则J= | L+S |. 本质上取决于:泡里不相容原理和能量最低原理。,磁性原子“埋”在金属中是否一定有稳定磁矩?,几个实验事实: 1, Fe或Mn原子固溶在Au,Cu中为磁性杂质,而在Al中为非磁性杂质 2, LaCe合金中的Ce在常压下为磁性,但在高压下失去磁性 3, CuNi合金中的Ni含量小于25时,Ni原子不具有磁性 用Anderson模型来解释以上现象,何为准束缚态?(VBS),在能量坐标上分布,实空间分布,(定域电子与巡游电子杂化,杂化越强则 越大),束缚态,准束缚态,准束缚态,束缚态,态密度,
3、(U=0 的情况),金属和合金中局域磁矩形成的条件,Anderson模型,EF,d,( d为相对于费米能级的值),先考虑的U=0情况,d,杂质是否磁性取决于三个量: 正反自旋之间的库仑相互作用能 U 准束缚态的半宽度 (反映杂化程度) 准束缚态中心能量与费米能的差值d 解释实验现象,磁合金内有哪些交换相互作用?,局域磁矩与巡游电子自旋磁矩之间的交换作用 局域磁矩与局域磁矩:1,直接交换作用 2,RKKY间接交换作用,1,直接交换相邻磁矩的电子波函数有叠加 2, RKKY间接交换作用需要巡游电子做媒介,RKKY相互作用,局域磁矩之间通过极化电子云产生间接交换相互作用,RKKY相互作用的特点,交换
4、常数的符号随着两磁矩的距离而周期振荡;,相互作用能大小与两磁矩距离的3次方成反比,自旋玻璃: 一种新的磁矩系统有序状态,在空间坐标上无序, 在时间坐标上有序 比较:顺磁系统在空间和时间上都无序,自旋玻璃的发现(20世纪70年代),磁化率尖峰温度 为自旋冻结温度,自旋玻璃为什麽会“冻结” ?,无序磁杂质无序分布 受挫不能让所有磁矩都处于能量有利的状态 铁磁相互作用与反铁磁相互作用的竞争,自旋玻璃系统的组态自由能地形图 Landscape 温度越低,相互作用越强,地形越“陡峭”,configurations,遍历破缺 驰豫过程 记忆效应,平衡系统的各态遍历假说:若系统的微观状态数为 (N,V,E)
5、,在足够长的时间内,系统可以走遍每一个微观态,磁化弛豫实验 TRM 磁场中降温,等待tw, 去磁场,磁化强度随时 间不断减小 ZFC 零场中降温,等待tw, 加磁场,磁化强度随时 间不断增大,交流磁化率(虚部)的时效和记忆,在冻结温度以下,温度的突然变化,会引起的突然增大,然后再弛豫到某一平衡值。在弛豫过程中: 负温度循环后可记住原来的状态 正温度循环后记忆消失,自旋玻璃磁系统的比热: 低温下为温度的线性关系,且与磁杂质浓度无关 在冻结温度附近有一个峰,AuFe合金的Mossbauer谱 在冻结温度以下, 谱线有六个峰, 表明合金中有局 域的内磁场,平均场描述和序参量,Edwards 和 Anderson的定义: qEA=lim lim , 取 i从1到N的平均值,t, N ,自旋玻璃的种类,RKKY型自旋玻璃(有巡游电子) 非金合金自旋玻璃(巡游电子局域化) 半导体自旋玻璃(基本上没有巡游电子),类自旋玻璃行为和复杂体系,神经系统 计算机原理,
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