Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀
При помощи высокочувствительной методики торсионных колебаний в динамических и статических экспериментах исследованы магнитные свойства фуллерита C₆₀ (99,98%) в интервале температур
 77–300 К. Зарегистрированы пики поглощения энергии колебаний при T = 152, 195, 230 и 260 К, связанные с фазов...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128463 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ / Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин // Физика низких температур. — 2016. — Т. 42, № 2. — С. 159–168. — Бібліогр.: 55 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860248126271520768 |
|---|---|
| author | Чигвинадзе, Дж.Г. Бунтарь, В. Ашимов, С.М. Долбин, А.В. |
| author_facet | Чигвинадзе, Дж.Г. Бунтарь, В. Ашимов, С.М. Долбин, А.В. |
| citation_txt | Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ / Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин // Физика низких температур. — 2016. — Т. 42, № 2. — С. 159–168. — Бібліогр.: 55 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | При помощи высокочувствительной методики торсионных колебаний в динамических и статических экспериментах исследованы магнитные свойства фуллерита C₆₀ (99,98%) в интервале температур
77–300 К. Зарегистрированы пики поглощения энергии колебаний при T = 152, 195, 230 и 260 К, связанные с фазовыми превращениями и реформациями в магнитной структуре фуллерита. При комнатной
температуре исследованы релаксационные магнитные процессы в фуллерите С₆₀. Наблюдался «самопроизвольный» поворот неподвижного свободно подвешенного на упругой нити образца фуллерита при
включении внешнего продольного или поперечного магнитного поля. Направление «самопроизвольного» поворота изменялось с течением времени. Сделано предположение о связи этих явлений с релаксационными процессами во вращательной подсистеме молекулярных ротаторов С₆₀, а также с захваченным фуллеритом магнитным потоком и слабозатухающими вихревыми токами, индуцированными в
образце внешним магнитным полем.
За допомогою високочутливої методики торсіонних коливань в динамічних і статичних експериментах досліджено магнітні властивості фулериту C₆₀ (99,98%) в інтервалі температур 77–300 К. Зареєстровано піки поглинання енергії коливань при Т = 152, 195, 230 і 260 К, пов’язані з фазовими перетвореннями та реформаціями в магнітній структурі фулериту. При кімнатній температурі досліджено релаксаційні
магнітні процеси у фулериті С₆₀. Спостерігався «спонтанний» поворот нерухомого вільно підвішеного на
пружній нитці зразка фулериту при включенні зовнішнього подовжнього або поперечного магнітного
поля. Напрям «спонтанного» повороту змінювався з часом. Зроблено припущення про зв’язок цих явищ
з релаксаційними процесами в обертальній підсистемі молекулярних ротаторів С₆₀, а також із захопленим фулеритом магнітним потоком і слабозгасаючими вихровими струмами, що індукуються в зразку
зовнішнім магнітним полем.
The magnetic properties of fullerite C₆₀ (99.98%)
have been investigated in dynamic and static experiments
in the temperature interval 77–300 K using
high-sensitivity torsion vibration technique. The peaks
of vibrational energy absorption are related to the
phase transformations and the reformation of the magnetic
structure of C₆₀ have been registered at T = 152,
195, 230, and 260 K. The magnetic relaxation processes
in fullerite C₆₀ have been investigated at room
temperature. On switching on an external longitudinal
or transverse magnetic field, the motionless C₆₀ sample
freely suspended by an elastic filament rotated «spontaneously». The direction of the «spontaneous»
rotation was changing with time. It is assumed that the
observed phenomena are caused by the relaxation processes
in the rotational subsystem of the molecular rotators
of C₆₀ and by the C₆₀-trapped magnetic flux and
weakly attenuating eddy currents induced by the applied
magnetic field in the sample.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:40:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2, c. 159–168
Магнитные фазы и релаксационные эффекты
в фуллерите С60
Дж.Г. Чигвинадзе1, В. Бунтарь2, С.М. Ашимов1, А.В. Долбин3
1Институт физики им. Е. Андроникашвили, ул. Тамарашвили, 6, г. Тбилиси, 0177, Грузия
2Department of Physics and Astronomy, McMaster University, 1280 Main Str. W., Hamilton L8S 4M1, Canada
3Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины
пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: dolbin@ilt.kharkov.ua
Статья поступила в редакцию 21 сентября 2015 г., опубликована онлайн 23 декабря 2015 г.
При помощи высокочувствительной методики торсионных колебаний в динамических и статичес-
ких экспериментах исследованы магнитные свойства фуллерита C60 (99,98%) в интервале температур
77–300 К. Зарегистрированы пики поглощения энергии колебаний при T = 152, 195, 230 и 260 К, связан-
ные с фазовыми превращениями и реформациями в магнитной структуре фуллерита. При комнатной
температуре исследованы релаксационные магнитные процессы в фуллерите С60. Наблюдался «самопро-
извольный» поворот неподвижного свободно подвешенного на упругой нити образца фуллерита при
включении внешнего продольного или поперечного магнитного поля. Направление «самопроизвольно-
го» поворота изменялось с течением времени. Сделано предположение о связи этих явлений с релакса-
ционными процессами во вращательной подсистеме молекулярных ротаторов С60, а также с захвачен-
ным фуллеритом магнитным потоком и слабозатухающими вихревыми токами, индуцированными в
образце внешним магнитным полем.
За допомогою високочутливої методики торсіонних коливань в динамічних і статичних експеримен-
тах досліджено магнітні властивості фулериту C60 (99,98%) в інтервалі температур 77–300 К. Зареєстро-
вано піки поглинання енергії коливань при Т = 152, 195, 230 і 260 К, пов’язані з фазовими перетворення-
ми та реформаціями в магнітній структурі фулериту. При кімнатній температурі досліджено релаксаційні
магнітні процеси у фулериті С60. Спостерігався «спонтанний» поворот нерухомого вільно підвішеного на
пружній нитці зразка фулериту при включенні зовнішнього подовжнього або поперечного магнітного
поля. Напрям «спонтанного» повороту змінювався з часом. Зроблено припущення про зв’язок цих явищ
з релаксаційними процесами в обертальній підсистемі молекулярних ротаторів С60, а також із захопле-
ним фулеритом магнітним потоком і слабозгасаючими вихровими струмами, що індукуються в зразку
зовнішнім магнітним полем.
PACS: 75.75.–c Магнитные свойства наноструктур;
76.60.Es Эффекты релаксации.
Ключевые слова: фуллерит С60, магнитная фаза, методика торсионных колебаний, захваченный магнит-
ный поток, молекулярные ротаторы.
1. Введение
Ввиду необычных физических, в частности магнит-
ных, свойств углеродные наноматериалы привлекают к
себе внимание как с фундаментальной, так и приклад-
ной точки зрения. Области их потенциального приме-
нения — электроника, энергетика, фармацевтическая
промышленность и др. Открытие в 1985 г. H.W. Kroto с
сотрудниками [1] большой углеродной молекулы фул-
лерена положило начало их интенсивным исследова-
ниям. Молекула фуллерена С60 характеризуется не-
обычайно высокой стабильностью, которая объясняется
© Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин, 2016
mailto:dolbin@ilt.kharkov.ua
Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин
структурой молекулы, имеющей совершенную сфери-
ческую симметрию. По данным рентгеноструктурного
анализа, средний диаметр такой сферы 0,714 нм [2].
Родоначальниками открытия ферромагнитных свойств
чистого углерода являются авторы работы [3], объеди-
нившие усилия ученых таких стран, как Россия, Швеция,
Германия и Бразилия. Магнитные свойства основных
форм углерода, в том числе и фуллеренов, описаны в
обзоре [4], где свойства наноуглерода рассматриваются
с точки зрения взаимосвязи структурного несовершен-
ства и магнитного упорядочения. Несовершенства-де-
фекты типа «углеродная вакансия–углеродный адсор-
бированный атом» обладают высокой мобильностью и
магнетизмом [5]. Существование углеродных структур,
в которых реализуется упорядочение спинов и магнит-
ное взаимодействие, было предсказано еще пятьдесят
лет назад [6,7]. Экспериментально наблюдали и пара-
магнитное поведение графита в слабых магнитных по-
лях [8,9], а электронный парамагнитный резонанс де-
тектирует в графите сложное поведение g-фактора,
указывающее на существование внутреннего (intrinsic)
магнитного поля [10,11].
Магнитные свойства фуллерита определяются струк-
турой молекул С60, а также вращательным упорядоче-
нием молекул С60 в кристаллической решетке [12].
Молекула фуллерена С60 состоит из 20 шестиугольни-
ков и 12 пятиугольников, в вершинах которых нахо-
дятся углеродные атомы. Шестиугольные кольца вносят
диамагнитный вклад, тогда как пятиугольные кольца
обусловливают парамагнитную составляющую магнит-
ной восприимчивости. Поскольку парамагнитный вклад
практически равен диамагнитному, фуллерен С60 имеет
малые значения магнитной восприимчивости: чистый
ван-дер-ваальсовский кристалл фуллерита С60 является
слабым диамагнетиком с диамагнитной восприимчи-
востью χ = –3,4·10–7 см3/г [13]. Значение восприимчи-
вости для образцов, сохраняемых в темноте и в вакууме,
фактически не зависит от температуры [14]. Однако
кристаллы фуллерита и их магнитные свойства чрез-
вычайно чувствительны к кислороду, который может
быстро проникать в кристалл.
Ферромагнитные свойства наблюдались для поли-
меризованных под давлением [3,15,16] и под воздейст-
вием света [14,17] фуллеренов, а также для гидридов
фуллеренов [18]. Теоретические расчеты показали, что
особенности электронной структуры углерода могут
привести к развитию ферромагнитных или сверхпро-
водящих корреляций, сохраняющихся до относительно
высоких температур [19]. Последние несколько деся-
тилетий большое количество экспериментальных ра-
бот посвящено углеродным структурам, проявляющим
ферромагнитное поведение при комнатной температу-
ре. Так, в обзоре [20] утверждают, что углерод — один
из наиболее перспективных молекулярных магнитных
материалов, поскольку демонстрирует спонтанную на-
магниченность при комнатной температуре — «маг-
нитный углерод».
Более того, наряду со способностью захвата магнит-
ного потока при комнатной температуре [21,22] не-
обычны и транспортные свойства углеродных нано-
трубок, обладающих и квантовой, и бездиссипативной
(баллистической) проводимостью с плотностью тока
не менее 107 А/см2 [23].
Особенность фуллеритов — наличие сравнительно
больших межмолекулярных пустот, в которые могут
быть внедрены атомы и небольшие молекулы. В ре-
зультате заполнения этих пустот атомами щелочных
металлов (K, Rb) кристалл-фуллерид проявляет сверх-
проводящие свойства при Т = 20–40 К. Анализ работ,
посвященных исследованиям магнитных свойств фул-
лереновых сверхпроводников, представлен в обзоре [24].
В работе [12] отмечалось весьма сильное влияние ори-
ентационного упорядочения молекул С60 на магнитные
свойства A3C60 систем (A — щелочной металл).
В работах [25–27] при исследовании магнитных
свойств фуллерена Rb3С60 (Тс = 28,5 К) наблюдалось
явление гигантского поглощения энергии осцилляций
в нормальном состоянии при T ~ 200 К, а также ги-
гантского пиннинга магнитных моментов диполей. Этот
эффект зависел от предыстории эксперимента: охлаж-
дения образца в магнитном поле Н (FC — field cool)
или в отсутствие магнитного поля (ZFC — zero field
cool), величины Н и ориентации образца в этом поле.
Со временем, после неоднократных (повторных) изме-
рений, величина эффекта уменьшалась и при Т ~ 200 К
оставался ослабленный более чем на 3 порядка пик
затухания, постоянно присутствующий и связанный с
магнитным фазовым переходом. В работах [28,29] вы-
сказаны предположения, что возможной причиной дан-
ных явлений, а также высокотемпературной сверхпро-
водимости систем АхС60 может быть кооперативный
эффект Яна–Теллера, характерный для высокосиммет-
ричных молекул С60 в зарядовых (ионных) состояниях.
Известно [30], что богатый колебательный спектр мо-
лекул С60 (бакиболов), и соответственно, фононный
спектр фуллерита, простирается вплоть до частот ω ≈
≈ 2·103 см–1. Исследования температурных зависимостей
внутреннего трения чистого фуллерита С60 в интервале
температур 100–300 К на частотах 5 МГц показали
пики поглощения при температурах 250 и 215 К [31].
Первый из них был соотнесен со структурным фазо-
вым переходом, а второй сопоставлен с релаксации-
онной реориентацией молекул С60 под воздействием
ультразвуковых волн. В предыдущих работах [25–27]
при изменении ориентации образца в магнитном поле
наблюдалось гигантское поглощение энергии осцилля-
ций при Т ~ 260 К в области структурного перехода
Fm3m–Pa3 [32–35] и упорядочения осей вращения мо-
лекул С60. При повторных измерениях наблюдаемый
необычный эффект постепенно уменьшался и перерас-
160 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2
Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С60
тал в обычный пик затухания. В связи с этим безус-
ловным был интерес к выяснению физических меха-
низмов, лежащих в основе этих процессов, а также
влияния вращательного движения молекул С60 на маг-
нитные свойства фуллерита. С этой целью для срав-
нения с результатами, полученными нами ранее для
образцов Rb3С60 [25–27], в настоящей работе проведе-
ны аналогичные исследования чистого фуллерита С60
(99,98% thermally sublimed).
2. Методика, экспериментальные результаты
и их обсуждение
В настоящей работе для изучения магнитных свойств
фуллерита С60 использовался метод торсионных коле-
баний, реализованный при помощи автоматизированной
многопрофильной установки [36] c чувствительностью
на уровне СКВИД-магнитометра [37]. Исследования про-
водились при низкочастотных (0,1–1 Гц) колебаниях в
постоянном магнитном поле напряженностью Н и по-
казали существенное влияние на полученные результаты
предыстории эксперимента, величины Н, первоначаль-
ной (исходной) ориентации образца, а также направле-
ния изменения температуры образца (охлаждение или
нагрев).
Используемая торсионная техника особо чувстви-
тельна к реориентации магнитных моментов исследуе-
мых материалов во внешних магнитных полях. По-
скольку каждую молекулу С60 можно представить как
магнитный диполь, такие эксперименты весьма инфор-
мативны при исследовании структурных переходов,
особенно если такие переходы сопровождаются реори-
ентацией фуллереновых молекул, в том числе в нор-
мальном состоянии при Т > Тс.
Метод торсионных колебаний ранее был исполь-
зован нами для исследования энергетических потерь
(диссипации) в смешанном состоянии жестких сверх-
проводников [38,39], определения критических пара-
метров, таких как Тс или первое критическое поле Нс1
[40–43], определения анизотропии силы пиннинга Fp в
высокотемпературных (ВТСП) оксидных сверхпровод-
никах [44,45], а также «врожденных» (intrinsic) [36,46–49]
характеристик ВТСП образцов, к которым относятся и
фуллерены.
В данном разделе работы описаны исследования
колебаний в поперечном внешнем постоянном магнит-
ном поле Н аксиально симметричного образца фулле-
рита С60 (таблетка диаметром 10,5 мм и высотой 5 мм),
подвешенного на тонкой нити с известными упругими
характеристиками. Определены температурные зави-
симости частоты ω и декремента затухания осцилля-
ций δ образца, колеблющегося в задаваемых про-
граммно амплитудных пределах (~ 1°).
В случае, если в образце отсутствуют магнитные
моменты (например, внутренние моменты равны нулю
или дезориентированы и не фиксированы), то диссипа-
ция и частота колебаний образца не зависят от внешнего
магнитного поля. Появление запиннингованных маг-
нитных диполей создает ненулевой магнитный момент
М в образце. Взаимодействие между М и Н создает
крутящий момент τ = МН sin α, где α — угол между М
и Н. Этот дополнительный момент τ воздействует на
осциллирующую систему, делая диссипацию и частоту
колебаний зависящими от внешнего магнитного поля.
В случае первоначальной неподвижности свободно под-
вешенного образца, включение магнитного поля и по-
явление крутящего момента τ приводит к «самопроиз-
вольному» повороту образца в направлении уменьшения
угла между М и Н.
Как показано в работе [50], для сверхпроводников
в смешанном состоянии взаимодействие между запин-
нингованными и незапиннингованными (свободными)
вихрями играет важную роль в динамических колеба-
тельных процессах, влияя как на частоту ω, так и на
диссипацию δ энергии колебаний. Известно, что сила
пиннинга существенно зависит и от температуры, так,
например, она стремится к нулю по мере приближения
к Тс. При этом растет концентрация свободных вихрей
и резко уменьшается значение ω.
В наших экспериментах по мере увеличения или
уменьшения температуры исследуемого образца фул-
лерита С60 изменялась не только относительная кон-
центрация запиннингованных и свободных магнитных
диполей, но и их ориентация в постоянном магнитном
поле Н, что определялось при помощи измерения угла
поворота образца относительно исходного (первона-
чального) центра колебаний с точностью до 10–4 рад.
Приближение к температуре, при которой происходит
структурный и (или) магнитный фазовый переход,
фиксировалось как изменение частоты и декремента
затухания колебаний образца.
На рис. 1(a) приведена температурная зависимость
декремента затухания δ(Т) образца фуллерита С60 по-
сле его резкого охлаждения в магнитном поле (FC) H =
= 150 мТл до Т = 77 К и медленного (в течение 8 часов)
отогрева до комнатной температуры при неизменно-
сти значения Н. На рисунке видны четыре четкие пи-
ка поглощения энергии колебаний, что, на наш взгляд,
связано с фазовыми переходами, сопровождаемыми
магнитной перестройкой, которая регистрируется при
помощи используемой нами методики. Необходимо от-
метить, что абсолютная величина декремента затуха-
ния δ и высота пиков, а также характер кривых могли
изменяться в зависимости от тепловой предыстории
образца. Так, например, в экспериментах с охлаждени-
ем фуллерита С60 от комнатной температуры до 150 К
(рис. 1(б)) регистрируется еще один пик затухания при
Т = 275–280 К, а также присутствующий независимо
от предыстории более высокий пик при Т = 260 К —
температуре, связываемой со структурным переходом
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2 161
Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин
Fm3m–Pa3. «Основной» пик затухания при Т = 188 К
сохранился, но несколько сместился к низким темпе-
ратурам по сравнению с экспериментом при отогреве
образца (см. рис. 1(a)).
Полагаем, что наблюдаемые изменения затухания
колебаний образца в постоянном магнитном поле свя-
заны с относительным движением свободных и ориен-
тированных (запиннингованных) магнитных моментов
диполей. Отмечена особо высокая чувствительность
как чистого фуллерита С60, так и образца Rb3С60 к теп-
ловым флуктуациям в области комнатных температур
Т = (295±10) К. По-видимому это объясняется увели-
чением количества свободных (незапиннингованных)
магнитных моментов и их вклада в затухание колеба-
ний с повышением температуры. В свою очередь, это
сопряжено с существенной реформацией в системе
магнитных моментов диполей (молекул С60) в данном
температурном интервале.
Известно [4], что магнитный момент молекул, ко-
торые образуют углеродную структуру, определяется
главным образом суммарным спиновым магнитным
моментом электронов и противоположным по знаку
ванфлековским членом, учитывающим «примешива-
ние» к основному состоянию молекулы возбужденных
энергетических уровней вследствие деформации элек-
тронной оболочки атомов приложенным внешним маг-
нитным полем. Как показано в работах [8,51], этот эф-
фект может существенно изменить магнитные свойст-
ва углеродных молекул.
Наблюдаемые явления гигантского затухания и пин-
нинга в допированном фуллерене Rb3С60 при Т ~ 200 К
[25–27] и Т ~ 260 К, по-видимому, связаны с магнитно-
фазовыми переходами, присущими и чистому фулле-
риту С60 (см. рис. 1). Поскольку эффекты гигантского
затухания и пиннинга для образца Rb3С60 наблюдались
после процедур «магнитно-механического вращатель-
ного отжига» (MMRA), нами проведена аналогичная
процедура, а также измерения и для образца чистого
фуллерита С60. Процедура MMRA разработана для ис-
следований анизотропных свойств таких величин, как
декремент δ и период t колебаний образца Rb3C60 при
комнатной температуре в магнитном поле, так как бы-
ло замечено влияние на них θ — первоначальной ори-
ентации образца относительно направления вектора
магнитного поля Н. Процедура MMRA заключалась в
следующем: измерения значений δ и t проводились при
Т = 293 К в магнитном поле H = 150 мТл при различ-
ных первоначальных ориентациях образца θ = 0–360°
(36 точек шагом 10°) и затем обратно от 360° к 0 с тем
же шагом. Переориентацию образца производили не-
посредственно в магнитном поле. В общей сложности
длительность измерений составила более 100 часов,
полученные результаты были опубликованы в работах
[25–27], а также показаны на рис. 2, на котором для
сравнения приведены данные, полученные в аналогич-
ных условиях для образца чистого фуллерита С60.
Как показано на вставке рис. 2, интенсивный рост
затухания δ для образца Rb3С60 начинается с Т ≈ 170 К,
как и для чистого фуллерита С60. Резкое возрастание
затухания при Т ≈ 190 К для Rb3С60 совпадает с мак-
Рис. 1. Температурные зависимости декремента затухания δ
колебаний образца фуллерита С60, полученные в поперечном
магнитном поле H = 150 мТл при различных температурных
режимах: (а) после резкого охлаждения (FC) до Т = 77 К и
медленного отогрева; (б) в процессе медленного охлаждения.
Рис. 2. Сравнительные температурные зависимости декре-
ментов затухания δ чистого фуллерита С60 и допированного
рубидием образца Rb3С60 [38–40] после резкого охлаждения
в поперечном магнитном поле (FC) H = 150 мТл до 77 К и
медленного отогрева в том же поле.
162 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2
Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С60
симумом для чистого фуллерита С60. Начиная с точки а
Т = 225 К на рис. 2 до точки b Т = 245 К для Rb3С60
существует недоступная для наших измерений область —
проявление гигантского поглощения осциляций. В тем-
пературном интервале 267–274 К для Rb3С60 появлялся
второй (малый) пик затухания. В целом общая ширина
основного пика затухания для Rb3С60 составила почти
100 К (Т = 165–258 К).
Процедура MMRA выполнена также для образца
чистого фуллерита С60, ее результаты показаны на
рис. 3 сплошной кривой без точек. Данная процедура
не изменила температурное положение пиков затуха-
ния и не повлияла на высоту пика при Т = 152 К, одна-
ко несколько уменьшила высоту пиков затухания при
195, 230 и 260 К (рис. 3).
Необходимо отметить, что связанный со структур-
ным переходом Fm3m–Pa3 в фуллерите С60 пик при
260 К более ярко выражен (по амплитуде) именно в экс-
периментах с медленным охлаждением (см. рис. 1(a)).
В случае допированного молекулярного кристалла
Rb3С60 после резкого охлаждения до 77 К в попереч-
ном магнитном поле (FC) H = 150 мТл в процессе по-
следующего отогрева при 260 К было зафиксировано
гигантское затухание осцилляций, причиной которого
могут быть явления, основанные, в приближении силь-
ной связи, на локальном взаимодействии допирован-
ных носителей тока (электронов, дырок) с внутримо-
лекулярными колебаниями молекул С60. Модель,
описывающая такое взаимодействие, была впервые пред-
ложена для «молекулярного металла» в работах [30,51].
В работе [52] отмечалось, что высокая исходная сим-
метрия молекул фуллерита С60 и кубических гране-
центрированных кристаллов А3С60 может привести к
динамическому эффекту Яна–Теллера, который прояв-
ляется в существовании сравнительно мягких электрон-
но-колебательных (вибронных) мод в фононном спек-
тре фуллерита С60.
3. «Самопроизвольное» вращение фуллерита С60
в постоянном магнитном поле
Следует отметить, что в большинстве случаев после
завершения измерений и отключения магнитного поля
образец, отогретый до комнатной температуры и нахо-
дящийся в остаточном поле Н = 2 мТл, не возвращает-
ся в свое первоначальное (нулевое) положение вслед-
ствие наличия в нем захваченного магнитного потока и
релаксирует к нему через много часов, а иногда и дней.
При этом процесс реформации в системе магнитных мо-
ментов молекул исследуемого фуллерита С60, происходя-
щий благодаря тепловым флуктуациям при комнатных
температурах, проявляет особую чувствительность к
присутствию внешнего магнитного поля. Движению
«свободных» и запиннингованных магнитных момен-
тов относительно Н в процессе реформации способст-
вует программно задаваемая амплитуда (~1°) колеба-
ний образца — «встряска» (shaking).
Необходимо отметить, что приложение внешнего
магнитного поля Н (при 293 К) к неподвижному об-
разцу фуллерита С60 приводит к «самопроизвольному»
повороту образца относительно направления поля,
причем угол поворота φ0 изменяется с течением вре-
мени. Наблюдение за этим явлением проводили в те-
чение пяти часов ежедневно, увеличивая при этом на-
пряженность магнитного поля. Таким образом, образец
после каждого измерения «отдыхал» вне магнитного
поля примерно 18 часов. Отмечено, что в отдельных
случаях (Н = 15 и 20 мТл, рис. 4) фуллерит со вре-
менем поворачивался сначала в одну сторону (отрица-
тельная область φ0), а затем в другую. Обращает вни-
мание немонотонность поведения максимального угла
φ0 «самопроизвольного» поворота образца фуллерита
С60 в зависимости от напряженности магнитного по-
Рис. 3. Температурная зависимость декремента затухания δ
фуллерита С60 в магнитном поле FC H = 150 мТл. Сплошная
кривая получена после процедуры MMRA.
Рис. 4. (Онлайн в цвете) Временная зависимость угла φ0 «са-
мопроизвольного» поворота образца фуллерита С60 (без ко-
лебаний) в поперечных магнитных полях H = 5, 10, 15 и
20 мТл при 293 К.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2 163
Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин
ля — уменьшение по мере роста Н с 5 до 15 мТл, затем
увеличение φ0 при Н = 20–25 мТл и последующее
уменьшение φ0 при Н > 50 мТл. Замечено также влия-
ние непрерывной механической «встряски», которая
приводит к резкому уменьшению φ0, что показано на
рис. 5 для магнитных полей Н = 25 и 50 мТл. Прекра-
щение «встряски» возобновляет процесс изменения
угла φ0 «самопризвольного» поворота фуллерита С60 в
направлении, которое было до «встряски».
В работе [21] сообщалось об экспериментальном
обнаружении явления захвата магнитного потока в мно-
госвязной структуре, состоящей из многослойных уг-
леродных нанотрубок. В последующей работе [22] те-
ми же авторами был обнаружен захват магнитного
потока в образцах, представляющих собой фрагменты
катодных углеродных депозитов. Авторами этих работ
высказано предположение, что в таких структурах мо-
гут возникать индуцируемые магнитным полем неза-
тухающие при низких (гелиевых) или очень слабо за-
тухающие при высоких (комнатных) температурах
токи. Ввиду ярко выраженной необратимости кривых
намагничивания, захвата магнитного потока и релак-
сационных процессов, наблюдаемых при комнатных
температурах, авторы проводят аналогию обнаружен-
ных эффектов с явлениями, имеющими место в много-
связных сверхпроводящих структурах и в сверхпро-
водниках второго рода. Основываясь на результатах
этих работ, можно предположить, что наблюдаемый
нами «самопроизвольный» поворот фуллерита С60 в маг-
нитном поле при комнатной температуре вызван инду-
цируемыми в нем незатухающими токами. Создаваемая
при этом вихревая структура может быть запиннинго-
вана или двигаться вследствие тепловых флуктуаций
(активационный механизм), ввиду чего могут наблю-
даться скачки φ0, подобные эффектам, которые прояв-
ляются в сверхпроводнике второго рода при преодоле-
нии пиннинг центра вихревой нитью Абрикосова [53–55].
Движению вихревых нитей и скачкам потока магнит-
ного поля в сверхпроводящем образце могут способст-
вовать не только тепловые флуктуации, но и механи-
ческие колебания («встряска»), приводящие к локаль-
ному нагреву и локальной диссипации энергии. Подоб-
ное влияние механических колебаний на временную
зависимость φ0 наблюдалось в случае фуллерита С60
(см. рис. 5).
Эффект самопроизвольного поворота в магнитном
поле наблюдался в исследованиях магнитных свойств
сверхпроводящего образца Rb3C60 при Т = 4,2 К [38–40].
Сделано предположение, что эффект поворота в этом
случае связан с зарождением в образце вихревой струк-
туры Абрикосова и ее закреплением на дефектах кри-
сталлической решетки, в том числе поверхностных. В
случае чистого фуллерита С60 наблюдаемый при 293 К
«самопроизвольный» поворот образца можно объяснить
взаимодействием длительно существующих в образце
слабозатухающих вихревых токов с внешним магнит-
ным полем. Величина «самопроизвольного» вращаю-
щего момента τ в образце фуллерита С60 возрастает
после включения магнитного поля в течение довольно
длительного времени (4–5 часов).
Изложенные выше результаты, полученные как в
колебательных экспериментах, так и без колебаний,
проведены в поперечном оси колебаний или вращения
образца магнитном поле. На рис. 6 приведена времен-
ная зависимость угла φ0 «самопроизвольного» поворота
фуллерита С60 в продольном относительно оси враще-
ния образца магнитном поле Н = 5,6 мТл, созданном
катушками Гельмгольца. Необходимо отметить, что
этот результат получен на следующий день после се-
рии экспериментов в поперечных магнитных полях.
Как видно на рис. 6, образец фуллерита начал «само-
произвольное» движение (вращение) в течение первых
90 мин в одном направлении, а затем сменил это на-
правление на обратное. Первоначальное положение
Рис. 5. (Онлайн в цвете) Временная зависимость угла φ0 «са-
мопроизвольного» поворота фуллерита С60 (без колебаний
до 260-й минуты) в поперечных магнитных полях H = 25, 50
и 100 мТл при 293 К.
0 60 120 180 240 300
0,5
1,0
1,5
2,0
100 мТл
50 мТл
H = 25 мТл
Непрерывная
механическая
«встряска»
T = 293 К
Время, мин
C60
ϕ 0
, г
ра
д
Рис. 6. (Онлайн в цвете) Временная зависимость угла φ0 «са-
мопроизвольного» поворота образца фуллерита С60 (без ко-
лебаний) в продольном магнитном поле H = 5,6 мТл при
295 К.
164 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2
Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С60
φ0 = 0 образец прошел примерно через 2 часа с момен-
та включения магнитного поля, далее продолжал плав-
но двигаться примерно 90 мин, после чего вновь изме-
нил направление своего вращения и возвратился в
первоначальное положение φ0 = 0.
Как отмечено выше, характер измеряемых зависи-
мостей существенно зависит от предыстории измере-
ний. Эксперимент, проведенный на следующий день
после показанных на рис. 6 измерений, выполненный в
условиях изменения направления продольного магнит-
ного поля на 180°, дал кардинально отличающиеся от
предыдущих результаты (см. рис. 7).
Как видно на рис. 7, изменение направления Н на
противоположное нарушило относительно «стройную»
(кривая 1) зависимость, полученную накануне и кото-
рую не удалось воспроизвести. Каждодневные измере-
ния в продольных полях при неизменных условиях
также показали, что получаемые результаты постепен-
но изменяются в ходе довольно длительных во време-
ни релаксационных процессов. Можно предположить,
что такие явления обусловлены релаксационными про-
цессами во вращательной подсистеме молекул С60 в
поликристалле фуллерита при комнатной температу-
ре [12], что приводит к перестройке и реформации в
системе магнитных моментов диполей или молекул
С60 при каждом последующем эксперименте.
Непосредственно после измерений в продольных
магнитных полях (рис. 6 и 7) мы вновь вернулись к
экспериментам в поперечных магнитных полях. При
этом было замечено, что величина угла «самопроиз-
вольного» поворота φ0 при переходе к измерениям от
продольного к поперечному магнитному полю умень-
шилась на порядок (сравним кривую 1 на рис. 8 с кривой
H = 5 мТл на рис. 4). На рис. 8 показано, как изменя-
ется угол φ0 «самопроизвольного» поворота фуллерита
С60 (без колебаний) при Т = 293 К в процессе каждо-
дневных (в течение 7 дней) измерений в одинаковых
полевых и температурных условиях. Как видно на
рис. 8, захваченные магнитные потоки и связанный с
ними магнитный момент после изменения предысто-
рии измерений (направления магнитного поля Н) в
процессе каждодневных измерений не успевают сре-
лаксировать к своему «равновесному» состоянию. Более
того, они «подпитываются» при каждом последующем
эксперименте, что и увеличивает величину вращатель-
ного момента образца С60. Периодическое изменение
направления «самопроизвольного» поворота фуллери-
та С60 в продольном магнитном поле наблюдалось и в
поперечных полях, что показано на рис. 9.
Рис. 7. (Онлайн в цвете) Временная зависимость угла φ0 «са-
мопроизвольного» поворота фуллерита С60 (без колебаний)
при Т = 295 К в продольном магнитном поле H = 5,6 мТл
(кривая 1, см. рис. 6). Кривая 2 получена при развернутом на
180° направлении Н.
0 60 120 180 240 300 360
–1,0
–0,5
0
0,5
1,0
2
1
H = 5,6 мТл
= 0A
T = 295 К
Время, мин
C60
ϕ 0
, г
ра
д
Рис. 8. (Онлайн в цвете) Каждодневные (day by day) в тече-
ние 7 дней измерения временных зависимостей угла φ0 «са-
мопроизвольного» поворота образца фуллерита С60 (без ко-
лебаний) при Т = 295 К в поперечном магнитном поле H =
= 5 мТл после измерений в продольном поле.
0 60 120 180 240 300 360
0
0,5
1,0
1,5
2,0
7
6
5
4 3
2
1
H = 5 мТл
T = 295 К
Время, мин
C60
ϕ 0
, г
ра
д
Рис. 9. (Онлайн в цвете) Временные зависимости угла φ0
«самопроизвольного» поворота образца фуллерита С60 (без
колебаний) при Т = 295 К в поперечных магнитных полях
H = 50, 100 и 150 мТл после измерений в продольном поле.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2 165
Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин
Можно предположить, что наблюдаемые при ком-
натной температуре эффекты изменяющегося со вре-
менем «самопроизвольного» поворота фуллерита С60
при включении внешнего магнитного поля связаны как
с захваченным магнитным потоком, так и с индуцируе-
мыми при этом незатухающими или слабо затухаю-
щими (вихревыми) токами. Согласно работам [21,22],
для того, чтобы произошла практически полная релак-
сация захваченного в предыдущих экспериментах маг-
нитного потока, необходимо длительное (свыше трех
суток) время выдержки образца при комнатной темпе-
ратуре. В наших экспериментах упомянутые эффекты
неизменно присутствовали после выдержек при Т =
= 295 К вне магнитного поля через 4, 8 и 12 дней, и
только после 28-дневного «отдыха» они уменьшались
по величине на порядок, но не исчезали полностью.
Для повторного наблюдения этого явления необходи-
мо провести процедуру описанного выше MMRA.
Следует обратить внимание на тот факт, что эффект
изменения направления поворота образца фуллерита
С60 в продольном магнитном поле (см. рис. 6) проис-
ходил строго через 90 минут в течение более чем пяти-
часового наблюдения, по крайней мере дважды. При
этом сделана оценка развиваемого максимального кру-
тящего момента τ = kφ0, где k — упругий момент нити,
на которой подвешен образец фуллерита; в поле Н =
= 5,6 мТл τmax
= 1,3 дин·см. Зная значения τ, как пока-
зано в работе [44], можно оценить и объемную силу Fp,
поворачивающую образец относительно внешнего маг-
нитного поля Н:
Fp = 0,75τR–3L–1, (1)
где R — радиус, L — длина образца. Fp = 13–15 дин/см3
для запиннингованных магнитных диполей при Т =
= 292 К, что на несколько порядков ниже, чем для вих-
ревых нитей в ВТСП при Т < Тс, но сопоставимо с си-
лами в сверхпроводящем Rb3С60 при Т = 4,2 К [25–27].
Силы, поворачивающие образец фуллерита С60 при
комнатной температуре, могут быть связаны с запин-
нингованными магнитными моментами диполей, а воз-
можно, и с индуцируемыми магнитным полем незату-
хающими либо слабо затухающими вихревыми токами.
Несомненно, все приведенные выше результаты тре-
буют дальнейших систематических исследований и до-
полнительных экспериментальных подтверждений на
образцах, заведомо свободных от примесей, в том чис-
ле примеси кислорода. Уместным было бы привести
заключительные слова из обзора Т. Макаровой [4], что
«свойства углерода, основного элемента живых существ,
пока далеки от полного понимания». Результаты более
детальных исследований магнитных свойств фуллери-
та С60 готовятся нами к печати.
Выводы
В динамических и статических экспериментах при
помощи методики торсионных колебаний исследованы
магнитные свойства фуллерита С60. Наблюдаемые пи-
ки поглощения энергии колебаний при Т = 152, 195,
230 и 260 К, по всей видимости, связаны с магнитными
фазовыми переходами в фуллерите C60. Обнаружено,
что поглощение колебаний образца существенно зави-
сит от предыстории эксперимента, напряженности
магнитного поля Н и ориентации оси колебаний образ-
ца в этом поле.
При комнатной температуре наблюдался «самопро-
извольный» поворот неподвижного свободно подве-
шенного на упругой нити образца фуллерита С60 при
включении внешнего продольного или поперечного
магнитного поля. Направление «самопроизвольного»
поворота изменялось с течением времени. Сделано
предположение о связи этого явления с релаксацион-
ными процессами во вращательной подсистеме моле-
кулярных ротаторов С60, а также с захваченным фул-
леритом магнитным потоком и незатухающими или
слабо затухающими вихревыми токами, индуцирован-
ными внешним магнитным полем. Проведено сопостав-
ление полученных результатов с результатами преды-
дущих исследований допированного рубидием (Rb3С60)
фуллерена [25–27]. Отмечено качественное подобие за-
регистрированных в чистом фуллерите магнитных эф-
фектов (фазовых превращений и релаксационных про-
цессов) с явлениями, наблюдавшимися в образце Rb3С60.
1. R.E.H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C. O’Brein, R.L. Curl, and
A.V. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
2. А.В. Елецкий, Б.М. Смирнов, УФН 163, 33 (1993); там
же 165, 997 (1995).
3. T.L. Makarova, B. Sundqvist, P. Esquinazi, R. Hohne, Y.
Kopelevich, P. Scharff, V.A. Davydov, L.S. Kashevarova,
and R.M. Rakhmanina, Nature 413, 718 (2001).
4. Т.Л. Макарова, ФТП 38, 641 (2004).
5. P.O. Lehtinen, A.S. Foster, A. Ayuela, A. Krasheninikov, K.
Nordlund, and G.L. Nieminen, Phys. Rev. Lett. 91, 017202
(2002).
6. H.M. McConell, J. Chem. Phys. 39, 1910 (1963).
7. N. Mataga, Theor. Chim. Acta 10, 372 (1968).
8. M.F. Ling, N.R. Finlayson, and E.G. Raston. Aust. J. Phys.
52, 913 (1999).
9. J. Heremans, D. Olk, and T. Morell. Phys. Rev. B 49, 15122
(1994).
10. M.S. Sercheli, Y. Kopelevich, R.R. da Silva, J.H.S. Torres,
and C. Rettori, Physica B 320, 413 (2002).
11. M.S. Sercheli, Y. Kopelevich, R.R. da Silva, J.H.S. Torres,
and C. Rettori, Solid State Commun. 121, 579 (2002).
12. Y. Iwasa and T. Takenobu, J. Phys.: Condens. Matter 15,
R495 (2003).
166 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2
Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С60
13. W.L. Luo, H. Wang, R.C. Ruoff, J. Cioslowski, and S.
Phelps, Phys. Rev. Lett. 73, 186 (1994).
14. Y. Murakami and H. Suematsu, Pure Appl. Chem. 68, 1463
(2003).
15. R.A. Wood, M.H. Lewis, M.R. Lees, S.M. Bennington, M.G.
Cain, and N. Kitamura, J. Phys.: Condens. Matter 14, L385
(2002).
16. K.H. Han, D. Spemann, R. Hohne, A. Setzer, T. Makarova,
P. Esquinazi, and T. Bitz, Carbon 41, 785 (2003).
17. T.L. Makarova, K.H. Han, P. Esquinazi, R.R. da Silva, Y.
Kopelevich, I.B. Zakharova, and B. Sandqvist, Carbon 41,
1575 (2003).
18. V.E. Antonov, I.O. Bashkin, S.S. Khasanov, A.P. Moravsky,
Yu.G. Morozov Yu.M. Shulga, Yu.A Ossipyan, and W.A.
Ponyatovsky, J. Alloys Comp. 330, 365 (2002).
19. J. Gonzalez, F. Guinea, and M. Vozmediano, Phys. Rev. B
63, 13 (2001).
20. K. Murata and H. Ushijima, J. NIMC 4, 1 (Jpn) (1996).
21. В.И. Цебро, О.Е. Омельяновский, А.П. Моравский,
Письма в ЖЭТФ 70, 457 (1999).
22. В.И. Цебро, О.Е. Омельяновский, УФН 170, 906 (2000).
23. S. Frank, P. Poncharal, Z.L. Wang, and H.W. de Heer,
Science 280, 1744 (1998).
24. V. Buntar and H.W. Weber, Supercond. Sci. Technol. 9, 599
(1996).
25. J. Chigvinadze, V. Buntar, S. Ashimov, T. Machaidze, and
G. Donadze, arXiv: cond-mat/1006.5817.
26. J. Chigvinadze, V. Buntar, G. Zaikov, S. Ashimov, T.
Machaidze, and G. Donadze, Journal of Characterization
and Development of Novel Materials 7, No. 2, 327 (2015).
27. J. Chigvinadze, V. Buntar, G. Zaikov, O.Yu. Emelina, S.
Ashimov, T. Machaidze, and G. Donadze, Вестник Казан-
ского технологического университета 17, №2, 27 (2014).
28. H.A. Jahn and E. Teller, Proc. Roy. Soc. A 161, 220 (1937).
29. В.M. Локтев, Э.А. Пашицкий, Письма в ЖЭТФ 55, 465
(1992).
30. K. Prassides, J. Tomkinson, C. Christides, M.J. Rosseinsky,
D.W. Murphy, and R.C. Haddon, Nature 354, 462 (1991).
31. N.P. Kobelev, Ya.M. Soifer, I.O. Bashkin, A.F. Gurov, A.P.
Moravskii, and V.P. Rybchenko, Phys. Status Solidi B 190,
157 (1995).
32. P.A. Heiney, J.E. Fischer, A.R. McGhie, V.J. Romanov,
A.M. Denenstein, J.P. McCauley, and A.B. Smith, Phys.
Rev. Lett. 66, 2911 (1991).
33. A. Dworkin, H. Szware, S. Leach, J.P. Hare, T.J. Dennis,
H.W. Kroto, R. Taylor, and D.R.M. Walton, C.R. Acad. Sci.
Paris 312, 979 (1991).
34. P. Mondal, P. Lunkenheimer, and A. Loidl, Z. Phys. 99, 527
(1996).
35. J. Hora, P. Panek, K. Navatil, B. Handlilova, J. Humliek, H.
Sitter, and D. Stifter, Phys. Rev. B 54, 5106 (1996).
36. S.M. Ashimov and Dzh.G. Chigvinadze, Instrum. Exp.
Techn. 45, 431 (2002).
37. J. Chigvinadze, V. Buntar, S. Ashimov, T. Machaidze, and
G. Donadze, Nanochemistry and Nanotechnologies
Proceedings of Papers of the First International Conference,
March 23–24, 2010, Tbilisi, Georgia, Publishing House
“UNIVERSAL”, Tbilisi (2011).
38. Дж.Г. Чигвинадзе, ЖЭТФ 63, 2144 (1972).
39. Дж.Г. Чигвинадзе, ЖЭТФ 65, 1923 (1974).
40. С.М. Ашимов, Н.Л. Недзеляк, Дж.С. Цакадзе, в кн.
тезисов XXI Всесоюзного совещания по физике низких
температур, Харьков, ФТИНТ АН УССР, 23–26 сентября
1980 г., ч. 1, с. 309.
41. C. Duran, P. Esquinazi, J. Luzuriada, and E.H. Brandt, Phys.
Lett. A 123, 485 (1987).
42. В.Р. Карасик, Дж.Г. Чигвинадзе, в кн. тезисов XXV
Всесоюзного совещания по физике низких температур,
Ленинград: Физико-технический институт им. А.Ф.
Иоффе АН СССР, 25–27 октября 1988 г., ч. 1, с. 229.
43. С.М. Ашимов, в кн. тезисов XVIII Всесоюзного совещания
по физике магнитных явлений, Калинин: Государственный
университет, 10–13 октября 1988 г., ч. 1, с. 57.
44. M. Fuhrman and C. Heiden, Criogenics 8, 451 (1976).
45. А.С. Ашимов, И.А. Наскидашвили, Н.JI. Недзеляк, СФХТ
2, 53 (1989).
46. V.G. Kogan, Phys. Rev.: Condens. Matter 38, 7049 (1988).
47. D.E. Farell, C.M. Williams, and S.A. Wolf, Phys. Rev. Lett.
61, 2805 (1988).
48. D.E. Farell, C.M. Williams, and S.A. Wolf, Phys. Rev. Lett.
63, 782 (1989).
49. С.М. Ашимов, И.А. Наскидашвили, Н.JI. Недзеляк,
СФХТ 2, 49 (1989).
50. В.П. Галайко, Письма в ЖЭТФ 17, 31 (1973).
51. V. Elser and R.C. Haddon, Phys. Rev. A 36, 4579 (1987).
52. V.M. Loktev, E.A. Pashitskii, R. Shehter, and M. Jonson,
ФНТ 28, 1150 (2002) [Low Temp. Phys. 28, 821 (2002)].
53. P.W. Anderson and Y.B. Kim, Rev. Mod. Phys. 36, 39 (1964).
54. E.H. Brandt, Rep. Prog. Phys. 58, 1465 (1995).
55. A.M. Campbell and J.E. Evetts, Critical Currents in Super-
conductors, Tailor and Francis LTD, London (1972) [Мир,
Москва (1975)].
Magnetic phase and relaxational phenomena
in fullerite C60
J.G. Chigvinadze, V. Buntar, S.M. Ashimov,
and A.V. Dolbin
The magnetic properties of fullerite C60 (99.98%)
have been investigated in dynamic and static experi-
ments in the temperature interval 77–300 K using
high-sensitivity torsion vibration technique. The peaks
of vibrational energy absorption are related to the
phase transformations and the reformation of the mag-
netic structure of C60 have been registered at T = 152,
195, 230, and 260 K. The magnetic relaxation pro-
cesses in fullerite C60 have been investigated at room
temperature. On switching on an external longitudinal
or transverse magnetic field, the motionless C60 sam-
ple freely suspended by an elastic filament rotated
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2 167
Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин
«spontaneously». The direction of the «spontaneous»
rotation was changing with time. It is assumed that the
observed phenomena are caused by the relaxation pro-
cesses in the rotational subsystem of the molecular ro-
tators of C60 and by the C60-trapped magnetic flux and
weakly attenuating eddy currents induced by the appli-
ed magnetic field in the sample.
PACS: 75.75.–c Magnetic properties of nanostruc-
tures;
76.60.Es Relaxation effects.
Keywords: fullerite C60, magnetic phase, torsion vib-
ration technique, trapped magnetic flux, molecular ro-
tators.
168 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 2
1. Введение
2. Методика, экспериментальные результаты и их обсуждение
3. «Самопроизвольное» вращение фуллерита С60 в постоянном магнитном поле
Выводы
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-128463 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:40:02Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Чигвинадзе, Дж.Г. Бунтарь, В. Ашимов, С.М. Долбин, А.В. 2018-01-09T16:26:24Z 2018-01-09T16:26:24Z 2016 Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ / Дж.Г. Чигвинадзе, В. Бунтарь, С.М. Ашимов, А.В. Долбин // Физика низких температур. — 2016. — Т. 42, № 2. — С. 159–168. — Бібліогр.: 55 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.75.–c, 76.60.Es https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128463 При помощи высокочувствительной методики торсионных колебаний в динамических и статических экспериментах исследованы магнитные свойства фуллерита C₆₀ (99,98%) в интервале температур
 77–300 К. Зарегистрированы пики поглощения энергии колебаний при T = 152, 195, 230 и 260 К, связанные с фазовыми превращениями и реформациями в магнитной структуре фуллерита. При комнатной
 температуре исследованы релаксационные магнитные процессы в фуллерите С₆₀. Наблюдался «самопроизвольный» поворот неподвижного свободно подвешенного на упругой нити образца фуллерита при
 включении внешнего продольного или поперечного магнитного поля. Направление «самопроизвольного» поворота изменялось с течением времени. Сделано предположение о связи этих явлений с релаксационными процессами во вращательной подсистеме молекулярных ротаторов С₆₀, а также с захваченным фуллеритом магнитным потоком и слабозатухающими вихревыми токами, индуцированными в
 образце внешним магнитным полем. За допомогою високочутливої методики торсіонних коливань в динамічних і статичних експериментах досліджено магнітні властивості фулериту C₆₀ (99,98%) в інтервалі температур 77–300 К. Зареєстровано піки поглинання енергії коливань при Т = 152, 195, 230 і 260 К, пов’язані з фазовими перетвореннями та реформаціями в магнітній структурі фулериту. При кімнатній температурі досліджено релаксаційні
 магнітні процеси у фулериті С₆₀. Спостерігався «спонтанний» поворот нерухомого вільно підвішеного на
 пружній нитці зразка фулериту при включенні зовнішнього подовжнього або поперечного магнітного
 поля. Напрям «спонтанного» повороту змінювався з часом. Зроблено припущення про зв’язок цих явищ
 з релаксаційними процесами в обертальній підсистемі молекулярних ротаторів С₆₀, а також із захопленим фулеритом магнітним потоком і слабозгасаючими вихровими струмами, що індукуються в зразку
 зовнішнім магнітним полем. The magnetic properties of fullerite C₆₀ (99.98%)
 have been investigated in dynamic and static experiments
 in the temperature interval 77–300 K using
 high-sensitivity torsion vibration technique. The peaks
 of vibrational energy absorption are related to the
 phase transformations and the reformation of the magnetic
 structure of C₆₀ have been registered at T = 152,
 195, 230, and 260 K. The magnetic relaxation processes
 in fullerite C₆₀ have been investigated at room
 temperature. On switching on an external longitudinal
 or transverse magnetic field, the motionless C₆₀ sample
 freely suspended by an elastic filament rotated «spontaneously». The direction of the «spontaneous»
 rotation was changing with time. It is assumed that the
 observed phenomena are caused by the relaxation processes
 in the rotational subsystem of the molecular rotators
 of C₆₀ and by the C₆₀-trapped magnetic flux and
 weakly attenuating eddy currents induced by the applied
 magnetic field in the sample. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Фуллерены Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ Magnetic phase and relaxational phenomena in fullerite C₆₀ Article published earlier |
| spellingShingle | Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ Чигвинадзе, Дж.Г. Бунтарь, В. Ашимов, С.М. Долбин, А.В. Фуллерены |
| title | Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ |
| title_alt | Magnetic phase and relaxational phenomena in fullerite C₆₀ |
| title_full | Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ |
| title_fullStr | Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ |
| title_full_unstemmed | Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ |
| title_short | Магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите С₆₀ |
| title_sort | магнитные фазы и релаксационные эффекты в фуллерите с₆₀ |
| topic | Фуллерены |
| topic_facet | Фуллерены |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128463 |
| work_keys_str_mv | AT čigvinadzedžg magnitnyefazyirelaksacionnyeéffektyvfullerites60 AT buntarʹv magnitnyefazyirelaksacionnyeéffektyvfullerites60 AT ašimovsm magnitnyefazyirelaksacionnyeéffektyvfullerites60 AT dolbinav magnitnyefazyirelaksacionnyeéffektyvfullerites60 AT čigvinadzedžg magneticphaseandrelaxationalphenomenainfulleritec60 AT buntarʹv magneticphaseandrelaxationalphenomenainfulleritec60 AT ašimovsm magneticphaseandrelaxationalphenomenainfulleritec60 AT dolbinav magneticphaseandrelaxationalphenomenainfulleritec60 |