ПРОГРАММА СПЕЦКУРСА

  «Сверхтонкие взаимодействия в магнитоупорядоченных веществах»

48 часов (36 часов аудиторных занятий, 12 часов самостоятельной работы студентов).

             Программа спецкурса посвящена систематическому изложению физических проблем, возникающих на стыке двух отраслей физики: ядерной физики и физики твердого тела. Применение экспериментальных методов ядерной физики для изучения электронной структуры и локальных магнитных состояний магнетиков позволяет использовать ядерную систему как идеальный зонд для получения адэкватной информации. Особенно актуальным изучение сверхтонких взаимодействий является в настоящее время, когда на передний план исследований выходят наноразмерные магнитные гетероструктуры. В этих новых магнитных материалах, создающих основу современной спиновой электроники информация о локальных магнитных состояниях является определяющей.

               Спецкурс рассчитан на студентов и аспирантов, специализирующихся в области физики магнитных явлений. Объем курса составляет 36 аудиторных лекционных часов. Жестко ограниченный лимит времени не позволяет проведение семинарских занятий.

 

 

  1. Физическое определение магнитных и электрических сверхтонких взаимодействий (СТВ). Краткий исторический обзор теоретических и экспериментальных исследований СТВ.
  2. Взаимодействия магнитных моментов ядер с орбитальными и спиновыми моментами электронов. Параметры радиального распределения  электронной плотности. Формирование гамильтониана магнитных СТВ. Фермиевские контактные взаимодействия. Основные вклады в сверхтонкие магнитные поля (СТМП).
  3. Электростатические СТВ. Разложение электростатической энергии по мультиполям. Монопольные и квадрупольные члены разложения. Эффект Штернхеймера и релятивистские поправки. Формирование гамильтониана квадрупольных СТВ.
  4. Основные параметры магнитных СТВ и методы их экспериментального определения. Ядерный магнитный резонанс во внешних и СТМП. Ядерное спиновое эхо. Ядерный гамма-резонанс (эффект Мессбауэра). Ядерная теплоемкость при сверхнизких температурах (аномалия Шоттки). Возмущенные g‑g-корреляции излучения радиоактивных ядер. Мюонная спин-релаксационная спектрометрия. Особенности экспериментов с использованием синхротронного излучения. Магнитный циркулярный рентгеновский дихроизм.
  5. Основные фундаментальные и научно-технические проблемы, изучаемые методами СТВ. Параметры электронной структуры магнетиков. Локальные магнитные моменты ионов и их распределение. Эффекты локального атомного окружения. Модель Жаккарино–Уолкера. Пространственное распределение спиновой плотности делокализованных электронов. Определение параметров прямого и косвенного обменного взаимодействий в ферро- и антиферромагнетиках. Модель Крамерса-Андерсона и модель РККИ.
  6. Специфика СТВ в ферритах-шпинелях, ортоферритах, перовскитах и редкоземельных ферритах-гранатах. Особенности формирования СТМП на ядрах ионов 3d, 4d, 5d и 4f-элементов. Изучение локальных состояний магнитных ионов в различных магнитных подрешетках. Изучение неколлинеарных магнитных структур методами СТВ. Магнитный фазовый анализ.
  7. СТВ в магнитных сплавах и интерметаллидах. Локальные магнитные состояния в атомно-упорядочивающихся сплавах с конкурирующими обменными взаимодействиями. Инварные сплавы. Сплавы Гейслера и полуметаллические ферромагнетики. Локальные конфигурации в аморфных ферромагнитных сплавах. СТМП на ядрах 57Fe и 59Co в разбавленных твердых растворах. Проблема гигантских магнитных моментов.
  8. СТМП и локальные состояния в наноструктурных гетеросистемах. Магнитные сверхрешетки (МСР). Локальные магнитные моменты и магнитное упорядочение в поверхностных слоях. Косвенное обменное взаимодействие и осцилляции магнитных параметров в МСР. Квантовое перемагничивание и квантовое туннелирование в спин-туннельных переходах и наноструктурных композитах. Ядерное спиновое эхо в системах спиновых кластеров — возможная основа квантовых компьютеров.
  9. Особенности магнитных СТВ в низкоразмерных системах. Роль орбитального магнетизма в формировании СТМП в низкоразмерных системах и гигантские магнитные моменты примесных ионов Fe и Co. Возможности орбитального магнитного упорядочения в сплавах и интерметаллидах.

 

Литература:

 

1.          Н.Н.Делягин, Б.А.Комиссарова, Л.Н.Крюкова, В.П.Парфенова, А.А.Сорокин «Сверхтонкие взаимодействия и ядерные излучения», Издат. Моск. Унив., 1985

2.          «Сверхтонкие взаимодействия в твердых телах», сборник под ред. Е.А.Турова, Издат. Мир, 1970

3.          «Мессбауэровская спектроскопия», сборник под ред. У.Гонзера, Издат. Мир, 1983

4.          T. Shinjo “Interface magnetism”, Surf. Sci. Rep. 12 (1991) 51–98

5.          J.F.Gregg, I.Petej, E.Jouguelet end C.Dennis, “Spin electronics—a review”, J.Phys.D: Appl. Phys. 35 (2002) R121–R155.

 

Автор программы профессор П. Н. Стеценко.