Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O
При перемагничивании молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O в постоянном обратном магнитном поле обнаружены магнитные скачки, амплитуда которых составляла ~ 0,01–0,1% намагниченности насыщения. С помощью фурье-преобразования временного ряда скачков намагниченности было в...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/175223 |
| 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: | Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O / М.В. Кирман, Л.А. Васильев, Р.Б. Моргунов // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 10. — С. 1487-1492. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-175223 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Кирман, М.В. Васильев, Л.А. Моргунов, Р.Б. 2021-01-31T16:00:05Z 2021-01-31T16:00:05Z 2017 Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O / М.В. Кирман, Л.А. Васильев, Р.Б. Моргунов // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 10. — С. 1487-1492. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.50.Xx, 75.60.Ej, 75.60.Jk https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/175223 При перемагничивании молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O в постоянном обратном магнитном поле обнаружены магнитные скачки, амплитуда которых составляла ~ 0,01–0,1% намагниченности насыщения. С помощью фурье-преобразования временного ряда скачков намагниченности было выявлено, что его частотный спектр близок «белому» шуму. Распределение амплитуды скачков по времени показывает, что скачки максимальной амплитуды преимущественно встречаются на начальном этапе процесса перемагничивания. При перемагнічуванні молекулярного феримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O в постійному зворотному магнітному полі було знайдено магнітні стрибки, амплітуда яких становила ~ 0,01–0,1% намагніченості насичення. За допомогою фур’є-перетворення часового ряду стрибків намагніченості було виявлено, що його частотний спектр близький «білому» шуму. Розподіл амплітуди стрибків за часом показує, що максимальної амплітуди переважно зустрічаються на початковому етапі процесу перемагнічування. Magnetic jumps with the amplitudes of 0.01%–0.1% of the saturation magnetization were observed during the magnetization reversal of a [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O molecular ferrimagnet. Fourier transform of the time series of the magnetization jumps showed that its frequency spectrum is close to that of white noise. The distribution of the jump amplitudes versus time revealed that large jumps dominate at the onset of magnetization reversal. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 15-02-05149. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкотемпеpатуpный магнетизм Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O Continuous and jumpwise reversal magnetization in [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O molecular ferrimagnet Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O |
| spellingShingle |
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O Кирман, М.В. Васильев, Л.А. Моргунов, Р.Б. Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| title_short |
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O |
| title_full |
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O |
| title_fullStr |
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O |
| title_full_unstemmed |
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O |
| title_sort |
непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [mn(ii)(hl)(h₂o)][mn(iii)(cn)₆]·2h₂o |
| author |
Кирман, М.В. Васильев, Л.А. Моргунов, Р.Б. |
| author_facet |
Кирман, М.В. Васильев, Л.А. Моргунов, Р.Б. |
| topic |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| topic_facet |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Continuous and jumpwise reversal magnetization in [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O molecular ferrimagnet |
| description |
При перемагничивании молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O в постоянном обратном магнитном поле обнаружены магнитные скачки, амплитуда которых составляла
~ 0,01–0,1% намагниченности насыщения. С помощью фурье-преобразования временного ряда скачков
намагниченности было выявлено, что его частотный спектр близок «белому» шуму. Распределение амплитуды скачков по времени показывает, что скачки максимальной амплитуды преимущественно встречаются на начальном этапе процесса перемагничивания.
При перемагнічуванні молекулярного феримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O в постійному зворотному магнітному полі було знайдено магнітні стрибки, амплітуда яких становила ~ 0,01–0,1%
намагніченості насичення. За допомогою фур’є-перетворення часового ряду стрибків намагніченості було виявлено, що його частотний спектр близький «білому» шуму. Розподіл амплітуди стрибків за часом
показує, що максимальної амплітуди переважно зустрічаються на початковому етапі процесу перемагнічування.
Magnetic jumps with the amplitudes of 0.01%–0.1% of the saturation magnetization were observed during the magnetization reversal of a [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O molecular ferrimagnet. Fourier transform of the time series of the magnetization jumps showed that its frequency spectrum is close to that of white noise. The distribution of the jump amplitudes versus time revealed that large jumps dominate at the onset of magnetization reversal.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/175223 |
| citation_txt |
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H₂O)][Mn(III)(CN)₆]·2H₂O / М.В. Кирман, Л.А. Васильев, Р.Б. Моргунов // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 10. — С. 1487-1492. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kirmanmv nepreryvnoeiskačkoobraznoeperemagničivaniemolekulârnogoferrimagnetikamniihlh2omniiicn62h2o AT vasilʹevla nepreryvnoeiskačkoobraznoeperemagničivaniemolekulârnogoferrimagnetikamniihlh2omniiicn62h2o AT morgunovrb nepreryvnoeiskačkoobraznoeperemagničivaniemolekulârnogoferrimagnetikamniihlh2omniiicn62h2o AT kirmanmv continuousandjumpwisereversalmagnetizationinmniihlh2omniiicn62h2omolecularferrimagnet AT vasilʹevla continuousandjumpwisereversalmagnetizationinmniihlh2omniiicn62h2omolecularferrimagnet AT morgunovrb continuousandjumpwisereversalmagnetizationinmniihlh2omniiicn62h2omolecularferrimagnet |
| first_indexed |
2025-11-27T07:41:39Z |
| last_indexed |
2025-11-27T07:41:39Z |
| _version_ |
1850803921146085376 |
| fulltext |
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 10, c. 1487–1492
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание
молекулярного ферримагнетика
[Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]·2H2O
М.В. Кирман1, Л.А. Васильев1,2, Р.Б. Моргунов1
1Институт проблем химической физики РАН, пр. акад. Семенова, 1, г. Черноголовка, 142432, Россия
2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, г. Москва,119991, Россия
E-mail: morgunov2005@yandex.ru
Статья поступила в редакцию 7 февраля 2017 г., после переработки 3 апреля 2017 г.,
опубликована онлайн 27 августа 2017 г.
При перемагничивании молекулярного ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]·2H2O в по-
стоянном обратном магнитном поле обнаружены магнитные скачки, амплитуда которых составляла
~ 0,01–0,1% намагниченности насыщения. С помощью фурье-преобразования временного ряда скачков
намагниченности было выявлено, что его частотный спектр близок «белому» шуму. Распределение ам-
плитуды скачков по времени показывает, что скачки максимальной амплитуды преимущественно встре-
чаются на начальном этапе процесса перемагничивания.
При перемагнічуванні молекулярного феримагнетика [Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]⋅2H2O в постій-
ному зворотному магнітному полі було знайдено магнітні стрибки, амплітуда яких становила ~ 0,01–0,1%
намагніченості насичення. За допомогою фур’є-перетворення часового ряду стрибків намагніченості бу-
ло виявлено, що його частотний спектр близький «білому» шуму. Розподіл амплітуди стрибків за часом
показує, що максимальної амплітуди переважно зустрічаються на початковому етапі процесу перемагні-
чування.
PACS: 75.50.Xx Молекулярные магнетики;
75.60.Ej Кривые намагничивания, гистерезис, эффект Баркгаузена и связанные эффекты;
75.60.Jk Механизмы перемагничивания.
Ключевые слова: намагничивание, магнитный шум, молекулярные магнетики.
1. Введение
Одним из интереснейших классов новых материалов
являются так называемые молекулярные магнетики,
кристаллы, в которых обменное взаимодействие между
атомами металла передается с помощью органических
мостиков C–O, C–N и др. Структура этих мостиков и их
длина, а также химический состав весьма вариативны и
являются предметом поисков в химии молекулярных
магнетиков. Интерес к таким материалам со стороны
физиков заключается в том, что описанный выше спо-
соб организации магнита открывает новые возможности
и приводит к новым магнитным эффектам, не сущест-
вующим в естественных условиях. Экзотичность моле-
кулярных магнетиков заключается еще и в том, что в
них соотношение между характерными магнитными
параметрами (ширина доменной стенки, обменный
радиус и др.) и геометрическими характеристиками
кристаллической решетки (параметры решетки) оказы-
вается совершенно иным по сравнению с известными
неорганическими магнитами. Все это приводит к не-
обычным эффектам, таким как скачкообразное размаг-
ничивание, обнаруженное в хиральном ферримагнети-
ке K0,4[Cr(CN)6][Mn(R/S)-pn](R/S)-pnH0,6 (Yellow
Needle — YN) [1,2]. Новизна и необычность этого яв-
ления заключается в том, что скачки размагничивания
наблюдаются не в изменяющемся магнитном поле (как
это имеет место для скачков Баркгаузена), а в постоян-
ном магнитном поле. Это обстоятельство позволяет
относить их скорее к спонтанной эмиссии неравновес-
ных событий, чем к нелинейным эффектам при движе-
нии доменной стенки. Физическая природа скачков
перемагничивания в постоянном поле в настоящее
время не ясна, а сами они обнаружены лишь в одном
типе молекулярных магнитов. Поэтому представляет
интерес поиск аналогичного явления в других типах
© М.В. Кирман, Л.А. Васильев, Р.Б. Моргунов, 2017
М.В. Кирман, Л.А. Васильев, Р.Б. Моргунов
молекулярных магнетиков. Особый интерес представ-
ляют собой те, у которых структура аналогична YN,
однако, например, атомы металлов заменены на другие
атомы или изменена структура обменных мостиков.
Возможности химического дизайна позволяют созда-
вать такие серии аналогов. В данной работе будет
исследоваться хиральный молекулярный ферримагне-
тик [MnII(HL-pn)(H2O)][MnIII(CN)6]⋅2H2O (Brown Nee-
dle — BN) с лигандом L-pn = 1,2-диаминопропан. Наш
интерес к нему обусловлен более сильным спин-
орбитальным взаимодействием ионов Mn3+ по сравне-
нию с ранее исследованными магнетиками YN, где
ионы Mn2+ и Cr3+ обладали слабым спин-орбитальным
взаимодействием. Таким образом, целью данной рабо-
ты является установление закономерностей непрерыв-
ной и скачкообразной частей магнитной релаксации
при перемагничивании молекулярных магнетиков
[Mn(II)(HL)(H2O)] [Mn(III)(CN)6]⋅2H2O.
2. Методика
Образцы [Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]·2H2O,
где L = S/R-pn (S/R-1,2-диаминопропан), были син-
тезированы в реакции MnCl2⋅4H2O, L⋅2H2O, KOH,
K3(Mn(CN)6) в молярном соотношении 1:3:5:1. Все
стадии синтеза проводились в водном растворе без
кислорода с охлаждением и световым экранированием,
чтобы не допустить окисления и разложения
(Mn(CN)6)3–. Методика синтеза микрокристаллов
[Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]⋅2H2O (BN) подробно
описана в [3]. Кристаллическая структура BN представ-
ляет собой слои квазидвумерной сетки из чередующихся
ионов Mn2+ и Mn3+, связанных между собой цианидными
мостиками СN (рис. 1). Отдельные слои связаны между
собой силами Ван дер Ваальса. В межслоевом простран-
стве расположен хиральный лиганд L-pn (1,2-диамино-
пропан). Асимметричный элемент структуры образован
катионом (MnII−(HL-pn)(H2O))2+, анионом (MnIII(CN)6)3−
и молекулой воды в решетке. Кристаллы BN имеют не-
центросимметричную пространственную группу P212121.
При температуре ниже температуры Кюри ТС =
= 21,2 К в образцах наблюдается ферримагнитное упо-
рядочение, обусловленное косвенным антиферромаг-
нитным взаимодействием ионов Mn2+ и Mn3+. Стати-
ческие, высокочастотные (∼109 Гц) и низкочастотные
(∼ 1−103 Гц) магнитные свойства образцов были ис-
следованы ранее в работах [4,5].
Измерение магнитного момента проводилось с
помощью СКВИД магнитометра MPMS XL Quantum
Design в постоянном магнитном поле от –50 кЭ до
+50 кЭ, в диапазоне температур Т = 2–20 К, при кото-
рых образец находился в ферримагнитном состоянии.
В процессе измерения температура образца поддержи-
валась с точностью 0,1 К.
Для изучения динамики перемагничивания был при-
менен следующий метод, схема которого представлена
на рис. 2. Сначала образец намагничивался до насыще-
ния в течение t1 = 300 с в магнитном поле H = 5 кЭ, зна-
чительно большем поля насыщения НS ~ 1 кЭ. Затем
включалось поле, направленное против вектора намагни-
ченности образца. Время, необходимое для переключе-
ния поля, составляло t2 ≈ 50 с. В момент времени t1 + t2
происходило измерение магнитного момента в течение
времени t3. На нижней панели рис. 2 показан вид времен-
ной зависимости магнитного момента образца M.
3. Экспериментальные результаты и обсуждение
3.1. Непрерывная компонента магнитной релаксации
На рис. 3 представлены петли магнитного гистере-
зиса образца BN при различных температурах. На по-
левых зависимостях магнитного момента можно выде-
лить два участка, на которых происходит плавное
перемагничивание образца в высоких полях и резкое
размагничивание в слабых полях.
Намагниченность насыщения MS = 1.7 μB при T =
= 20 К, MS = 2,4 μB при T = 2 К. Уменьшение темпера-
туры ведет к увеличению коэрцитивной силы от HC =
= 10 Э при T = 20 К до HC = 400 Э при T = 2 К. Таким
образом, при понижении температуры возрастает ко-
эрцитивная сила, а тенденция к резкому размагничива-
нию сохраняется.
Рис. 1. Атомная структура хиральных кристаллов
[Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6], вид вдоль оси с [3].
b
a
b
c a
Mn
C
N
H
O
Рис. 2. Схема переключения магнитного поля H (верхняя
панель) и соответствующего отклика намагниченности об-
разца M (нижняя панель).
50 c
0
300 c 3000 c
t, c
–30
–20
–10
0
5000
t1 t2 t3 H > Hs
t, c
М
, э
ме
Н
, Э
1488 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 10
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]·2H2O
На рис. 4 показаны временные зависимости измене-
ния магнитного момента (M–M0)(t), M0 — магнитный
момент после установки размагничивающего поля в
начале измерения M(t). В процессе измерения времен-
ных зависимостей момента магнитное поле переклю-
чалось в соответствии со схемой на рис. 2, описанной в
методике эксперимента.
Установка поля, направленного против вектора на-
магниченности образца, влечет за собой появление
магнитного последействия, т.е. дальнейшее изменение
намагниченности образца. Если релаксация намагничен-
ности связана с однобарьерным процессом, то магнитный
момент будет экспоненциально зависеть от времени. Ес-
ли существуют барьеры разной высоты, то получается
бесконечная сумма экспонент, и временные зависимости
намагниченности будут логарифмическими [6].
Зависимости M(t), показанные на рис. 4, были ап-
проксимированы с помощью формулы:
0 ln ( ,)M M S t= − (1)
где S — магнитная вязкость. Полученные значения S
пересчитаны в приведенную магнитную вязкость
irr / ,VS S= χ где irrχ — необратимая магнитная воспри-
имчивость образца [7]. На рис. 5, 6 показаны зависи-
мости S(H), irr ( )Hχ и ).(VS H Видно, что зависимость
S(H) сильно зависит от поля, имеет максимум вблизи
коэрцитивной силы образца HС = 40 Э при T = 10 К,
что можно объяснить сильным пиннингом (отрывом
доменной стенки от дефекта) [8].
В случае сильного пиннинга энергия активации ре-
лаксации определяется выражением [9]:
3/21/2
0
4 1
3
fb HE
H
= −
, (2)
где f — сила, необходимая для единичного депиннин-
га, 4b — толщина доменной стенки, H0 — значение
порогового магнитного поля отрыва доменной стенки
от дефекта в отсутствие термической активации.
Зависимость ( )VS H была аппроксимирована выра-
жением для магнитной вязкости [10]:
Рис. 3. Петли магнитного гистерезиса при температурах 2–20 К.
–2 –1 0 1 2
–2
–1
0
1
2
2 К
10 К
15 К
20 К
M
, µ
B
H, кЭ
Рис. 4. Временные зависимости изменения магнитного мо-
мента (M – M0) при температуре T = 10 К в различных маг-
нитных полях.
Рис. 5. Зависимости магнитной вязкости S и необратимой
магнитной восприимчивости χirr от напряженности магнит-
ного поля при температуре T = 10 К.
0 200 400 600 800 1000
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
–0,5
0
0,5
1,0
1,5
2,0
S,
эм
е/
г
1
0
–3
H, Э
Рис. 6. Зависимость приведенной магнитной вязкости SV от
магнитного поля H при температуре T = 10 К. Сплошной
линией показана аппроксимация, описанная в тексте.
0 200 400 600 800 1000
0
2
4
6
8
10
S V
,э
ме
/г
H, Э
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 10 1489
100 1000
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
M
M
0
–
, э
м
е/
г
t, с
Н = 10 Э
Н 0 = Э
Н = –5 Э
Н = – 30 Э
Н = –35 Э
Н = –40 Э
Н = –100 Э
Н = –200 Э
Н = –400 Э
Н = –1000 Э
М.В. Кирман, Л.А. Васильев, Р.Б. Моргунов
1/2
0
1/21/2
0
( )
1
B
V
HHk TS
fb
H
H
=
−
. (3)
Из аппроксимации было определено значение про-
изведения fb = 4⋅10–18 Дж, соответствующее работе,
которую надо совершить для единичного депиннинга,
а также значение порогового магнитного поля H0 =
= (1823 ± 312) Э. С учетом выражения (3) было найде-
но значение энергии активации в случае сильного пин-
нинга: E = 5,33⋅10–18 Дж. Полученное значение Е соот-
ветствует случаю больших полей и долгих времен, т.е.
режиму переключения доменных стенок.
3.2. Cкачки перемагничивания и их статистический
анализ
По зависимости M(t) (рис. 7) видно, что магнитный
момент претерпевает скачки, которые являются случай-
ными (стохастическими). Для статистического анализа
скачков были построены распределение их количества
N по амплитуде скачков ∆M и времени их появления t
(рис. 8) и распределение амплитуд скачков перемагни-
чивания ∆M по времени их появления t и начальному
магнитному моменту Mstart (рис. 9). Начальный магнит-
ный момент и амплитуда скачков выражены в единицах
намагниченности насыщения Msat. На рис. 8 видно, что
сравнительно большое число скачков обладают очень
малой амплитудой ∆M ∼ 10–4Msat. Однако существуют
скачки большей амплитуды ∆M ∼ 10–3Msat, вклад кото-
рых в размагничивание образца в три раза больше, чем
скачков малой амплитуды.
Было найдено значение коэффициента корреляции
tdM 0,23r = между временем появления скачка t и ам-
плитудой ∆M по формуле:
tdM
cov( , )
t M
t Mr
∆
∆
=
σ σ
(4)
где cov(t, ∆M) — ковариация, tσ и M∆σ — средне-
квадратическое отклонение величин t и ∆M соответст-
венно. По шкале Стьюдента это значение находится
между 0 и 3, что свидетельствует об отсутствии корре-
ляции между временем и амплитудой скачка.
По стандартному отклонению амплитуды ∆M для
скачков большей амплитуды оказалось, что их значе-
ния находятся за интервалом 3 ,M∆± σ в отличие от
скачков малой амплитуды. В процентном соотношении
число скачков большей амплитуды составляет ∼ 5% от
общего числа скачков.
Размагничивание образца может происходить как
по сценарию классического ферромагнетика (путем
увеличения угла прецессии спинов), так и сопровож-
даться образованием хиральной магнитной структуры.
В исследуемых образцах отсутствует центр инверсии,
Рис. 7. Временная зависимость магнитного момента M(t) при
H = –50 Э, T = 10 К.
0 5 10 15 20 25 30 35
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
M
, э
ме
/г
t, 10 c2
Рис. 8. Распределение числа скачков перемагничивания N по
их амплитуде ∆M и времени их появления t при H = –50 Э,
T = 10 К.
0
10
20
30
40
0
10
20
30
40
50
0
1
2
3
4
N
t, 10 с2
∆M, 10
–4
M
sat
5
15
25
35
Рис. 9. Распределение амплитуд скачков перемагничивания
∆M по времени их появления t и начальному магнитному
моменту Mstart при H = –50 Э, T = 10 К.
10
20
30
40
0
10
20
30
40
50
50
60
70
80
90
100
0
t, 10 с
2
∆M
, 10
–4
M
sat
5
15
25
35 M sta
rr
, 1
0
–3 M sat
1490 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 10
Непрерывное и скачкообразное перемагничивание ферримагнетика [Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]·2H2O
что позволяет предполагать, что взаимодействие Дзя-
лошинского–Мория может давать существенный вклад
в формирование магнитной хиральности. Под действи-
ем внешнего магнитного поля в хиральных молекуляр-
ных магнетиках могут образовываться неколлинеар-
ные спиновые состояния, намагниченность которых
меньше намагниченности основного магнитоупорядо-
ченного состояния. Так как энергии таких состояний
характеризуются дискретным спектром, то переход из
магнитоупорядоченного в магнито-хиральное состоя-
ние может служить одним из объяснений наблюдае-
мых скачков размагничивания.
Вероятно, что существуют другие механизмы скач-
кообразного перемагничивания. Например, при намаг-
ничивании образца с высоким значением магнитной
вязкости в нем могут оставаться упругие напряжения,
связанные с дефектами структуры, которые могут при-
водить к скачкам магнитного момента при перемагни-
чивании образца.
3.3. Фурье-анализ скачков перемагничивания
На рис. 10(а) показана временная последователь-
ность скачков различной амплитуды (tn, ∆Mn), где
n = 1… N — номер интервала времени Δt, tn = n Δt,
∆Mn — амплитуда скачка, происходящего в интервале
(tn – Δt/2; tn + Δt/2). По описанной методике в [1] была
получена коррелограмма r(k) временного ряда (tn, ∆Mn).
Затем для получения частотной зависимости спек-
тральной плотности скачков S(f) (рис. 10(б)) было при-
менено преобразование Фурье коррелограммы вре-
менного ряда r (∆Mn∆Mn–k) в соответствии с теоремой
Винера–Хинчина [11]:
( ) (2 / )
1
( )e n
N
i N k f t
n
k
S f r k − π ∆
=
= ∑ , (5)
где (/ )nf n N t= ∆ соответствуют набору частот дис-
кретного преобразования Фурье, шаг дискретизации
которого определяется временем записи T = N∆t, а
диапазон частот — шагом дискретизации Δt временно-
го ряда. Аппроксимация частотной зависимости спек-
тральной плотности функцией:
S = (1/f)α, (6)
позволяет по значению показателя степени α иденти-
фицировать вид магнитного шума [12]. Значение α = 0
соответствует «белому», α = 1 «розовому» (фликкер-
шуму), α = 2 — «коричневому» шуму [12,13]. В ре-
зультате аппроксимации S(f) (рис. 10(б)) нами было
получено значение α = 0, которое характерно для слу-
чайных процессов, представляющих «белый» шум.
4. Выводы
Получены данные о непрерывной и скачкообразной
компонентах перемагничивания молекулярного магне-
тика [Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]·2H2O. Для не-
прерывной компоненты размагничивания были опре-
делены значения магнитной вязкости, а также энергии
активации, отвечающей режиму переключения домен-
ных стенок. Статистический анализ скачкообразной
компоненты позволил построить частотный спектр
скачков размагничивания и установить, что он отвеча-
ет «белому шуму». Скачки перемагничивания могут
быть вызваны переходом образца в состояние с магни-
то-хиральной структурой в результате конкуренции
симметричного обменного взаимодействия Гейзенбер-
га и антисимметричного взаимодействия Дзялошин-
ского–Мория.
Работа выполнена при финансовой поддержке гран-
та РФФИ № 15-02-05149.
1. R.B. Morgunov and A.D. Talantsev, Phys. Rev. B 94, 144421
(2016).
2. A. Talantsev, M. Kirman, and R. Morgunov, Phys. Status
Solidi B 253, 1222 (2016).
3. W. Kaneko, S. Kitagawa, and M. Ohba, JACS 129, 248 (2007).
4. Р.Б. Моргунов, Ф.Б. Мушенок, М.В. Кирман, ФТТ 50,
1252 (2008).
Рис. 10. (а) Временная последовательность скачков различной
амплитуды, полученная из 14 зависимостей M(t), полученных в
одинаковых условиях при H = –100 Э, T = 10 К, (б) Спектраль-
ная плотность S скачков намагниченности в постоянном маг-
нитном поле, полученная Фурье-преобразованием временного
ряда. Сплошной линией показана аппроксимация функцией (6).
10 20 300
2
4
6
8
10
12
14
16
0,2 0,40
4
8
f, Гц
∆m
n,
10
э
ме
–3
tn, 10 c2
S,
1
0
В
т/
Гц
–5
(а)
(б)
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 10 1491
https://kias.rfbr.ru/Application.aspx?id=10360362
М.В. Кирман, Л.А. Васильев, Р.Б. Моргунов
5. Ф.Б. Мушенок, Р.Б. Моргунов, О.В. Коплак, М.В. Кирман,
ФТТ 54, 709 (2012).
6. D.K. Lottis, E.D. Dahlberg, J.A. Christner, J.I. Lee, R.L.
Peterson, and R.M. White, J. Appl. Phys. 63, 2920 (1988).
7. D. Givord, Q. Lu, M.F. Rossignol, P. Tenaud, and T. Viadieu,
J. Magn. Magn. Mater 83, 183 (1990).
8. P. Gaunt, J. Appl. Phys. 59, 4129 (1986).
9. P. Gaunt, Philos. Mag. B 48, 261 (1983).
10. А.И. Дмитриев, В.В. Кучеряев, E.И. Куницына, Р.А. Валеев,
Р.Б. Моргунов, В.П. Пискорский, О.Г. Оспенникова, Е.Н.
Каблов, ФТТ 58, 1530 (2016).
11. G.M. Jenkins and D.G. Watts, Spectral Analysis and its
Applications, Holden-Day, San Francisco (1968).
12. H.D.I. Abarbane, R. Brown, J.J. Sidorowich, and L.Sh.
Tsimring, Rev. Mod. Phys. 65, 1331 (1993).
13. N.J. Kasdin, Proce. IEEE 83, 802 (1995).
Continuous and jumpwise reversal magnetization
in [Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]·2H2O molecular
ferrimagnet
M.V. Kirman, L.А. Vasiliev, and R.B. Morgunov
Magnetic jumps were revealed during the magnetiza-
tion reversal of [Mn(II)(HL)(H2O)][Mn(III)(CN)6]·2H2O
molecular ferrimagnet. Amplitudes of the jumps were
0.01–0.1% of the saturation magnetization. Fourier
transform of the time series of jumps magnetization
indicates, that frequency spectrum is close to the white
noise. Amplitude distribution of the jumps versus time
reveals domination of the large jumps at the beginning
of the demagnetization.
PACS: 75.50.Xx Molecular magnets;
75.60.Ej Magnetization curves, hysteresis,
Barkhausen and related effects;
75.60.Jk Magnetization reversal mechanisms.
Keywords: magnetization, magnetic noise, molecular
magnets.
1492 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 10
1. Введение
2. Методика
3. Экспериментальные результаты и обсуждение
3.1. Непрерывная компонента магнитной релаксации
3.2. Cкачки перемагничивания и их статистический анализ
3.3. Фурье-анализ скачков перемагничивания
4. Выводы
|