14.10.01 Игры с гистерезисной петлей
У многих сложных соединений, таких как перовскиты, температурная
кривая намагниченности обладает гистерезисной петлей. Существуют
материалы с направлением обхода этой петли по часовой и против часовой
стрелки при циклическом охлаждении и нагревании, однако для каждого
материала это направление считалось фиксированным. В недавней работе
группа корейских ученых продемонстрировало вещество, в котором направление
обхода петли может меняться в зависимости от внешних условий.
Рис.1 Гистерезисная петля намагничивания ферромагнетика.
Гистерезис, в широком смысле слова, возникает тогда, когда система
"помнит" свое прошлое. Примером может служить известная кривая намагниченности
ферромагнитного образца (Рис.1). Если мы намагнитили образец, то
перемагнитить его уже не так просто. В результате если мы будем
воздействовать на образец переменным магнитным полем B, магнитный
момент M образца будет описывать характерную петлю на плоскости
M-B.
Ясно, что направление обхода петли при перемагничивании на
данной конкретной диаграмме фиксировано, что связано с требованием
положительности работы, затрачиваемой на перемагничивание. Однако
для гистерезисных петель другого сорта такое требование отпадает.
В работе [J.Dho, W.S.Kim, N.H.Hur, Phys.Rev.Lett. 87, 187201
(2001)] исследовалась зависимость намагниченности и сопротивления
образца (которое также меняется под действием магнитного поля) от
температуры в соединении La1-xSrxMnO3
в области x>0.5. Такие соединения демонстрируют переход из ферромагнитного
в антиферромагнитное состояние при понижении температуры, и переход
этот сопровождается гистерезисной петлей.
Результаты исследования показаны на Рис.2. На двух верхних графиках
показаны кривые магнитного момента при изменении температуры. Левый
график отвечает значению x=0.53, правый x=0.58. Оба графика
были получены при внешнем магнитном поле B=0.5 Тесла. Видно, что
в обоих случаях имеет место гистерезис, причем с одинаковым направлением
обхода против часовой стрелки.
Рис.2 Температурный гистерезис магнитного момента (a), (b)
и удельного сопротивления (c), (d) для двух значений концентрации
примесей.
На нижней паре графиков показана зависимость сопротивления от температуры
при тех же значениях x, но в разных магнитных полях. Здесь мы видим
сразу два новых эффекта. Во-первых, в отсутствии поля направление
обхода петли меняется при переходе через критическую концентрацию
примесей x=0.58. Во-вторых, при x=0.58 направление обхода меняется
вновь, если мы приложим достаточно сильное магнитное поле.
Оба этих эффекта свидетельствуют о том, что проводимость исследуемого
перовскита определяется двумя сосуществующими и конкурирующими механизмами.
Авторы работы идентифицировали эти механизмы как трехмерная ферромагнитная
проводимость и двумерная (в пределах Mn-O плоскостей) проводимость
антиферромагнитной фазы.
|