Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI
Проведен расчет энергетического спектра и резонансных переходов в спектре ЭПР для четырехузельного кластера с обменным взаимодействием ближайших соседей и диагональной связью. Проанализированы случаи изотропного и анизотропного обменных связей, во втором случае учтено взаимодействие Дзялошинского -...
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2007
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7722 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI / О.В. Кравчина, А.И. Каплиенко, А.Г. Андерс, Д.А. Червинский, Ю.Г. Пашкевич, А. Orendachova, M. Kajnakovа // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1298-1303. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860111687054524416 |
|---|---|
| author | Кравчина, О.В. Каплиенко, А.И. Андерс, А.Г. Червинский, Д.А. Пашкевич, Ю.Г. Orendachova, A. Kajnakova, M. |
| author_facet | Кравчина, О.В. Каплиенко, А.И. Андерс, А.Г. Червинский, Д.А. Пашкевич, Ю.Г. Orendachova, A. Kajnakova, M. |
| citation_txt | Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI / О.В. Кравчина, А.И. Каплиенко, А.Г. Андерс, Д.А. Червинский, Ю.Г. Пашкевич, А. Orendachova, M. Kajnakovа // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1298-1303. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Проведен расчет энергетического спектра и резонансных переходов в спектре ЭПР для четырехузельного кластера с обменным взаимодействием ближайших соседей и диагональной связью. Проанализированы случаи изотропного и анизотропного обменных связей, во втором случае учтено взаимодействие Дзялошинского - Мория. Используя результаты расчетов, можно описать форму полосы ЭПР поглощения порошкового образца металлоорганического соединения CENI, которая претерпевает заметные изменения при изменении температуры. Показано, что эти изменения происходят из-за появления дополнительных межуровневых резонансных переходов, интенсивность которых возрастает при понижении температуры.
Зроблено розрахунок енергетичного спектру та резонансних переходів у спектрі ЕПР для чотирьохвузельного кластеру з обмінною взаємодією найближчих сусідів та діагональним зв’язком. Проаналізовано випадки ізотропного та анізотропного обмінного зв’язків, у другому випадку враховано взаємодію Дзялошинського–Морія. Використовуючи результати розрахунків, можливо описати форму смуги ЕПР поглинання порошкового зразка металоорганічної сполуки CENI, яка зазнає суттєві зміни зі зміною температури. Показано, що ці зміни відбуваються внаслідок появи додаткових міжрівневих резонансних переходів, інтенсивність яких зростає при зниженні температури.
The energy spectrum of the cluster and the resonance transitions in the EPR spectra for the tetramer with exchange interaction of nearest neighbors and diagonal coupling were calculated. The isotropic and anisotropic exchange interactions were analyzed. In the latter case the Dzjaloshynski–Moria interaction was included. The results of calculation can describe the shape of absorption EPR band of the powder sample of the metal-organic compound CENI. The shape of the band changes considerablegy with temperature. It is shown that this changing is the result of additional resonance transitions between energy levels the intensity of which increases with lowering temperature.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:33:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11, ñ. 1298–1303
Íèçêîòåìïåðàòóðíûé ñïåêòð ÝÏÐ êëàñòåðíîãî
ìàãíåòèêà CENI
Î.Â. Êðàâ÷èíà, À.È. Êàïëèåíêî, À.Ã. Àíäåðñ
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: kravchina@ilt.kharkov.ua
Ä.À. ×åðâèíñêèé, Þ.Ã. Ïàøêåâè÷
Äîíåöêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. À.À. Ãàëêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
óë. Ð. Ëþêñåìáóðã, 72, ã. Äîíåöê, 83114, Óêðàèíà
E-mail: pashkevi@kinetic.ac.donetsk.ua
A. Orendachova and M. Kajnakova
Center of Low Temperature Physics, Faculty of Sciences, P. J. �af�rik University,
9 Park Angelinum, Ko�ice 04154, Slovakia
E-mail: aorendac@kosice.upjs.sk
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 3 èþëÿ 2007 ã.
Ïðîâåäåí ðàñ÷åò ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà è ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ â ñïåêòðå ÝÏÐ äëÿ ÷åòûðåõ-
óçåëüíîãî êëàñòåðà ñ îáìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì áëèæàéøèõ ñîñåäåé è äèàãîíàëüíîé ñâÿçüþ. Ïðî-
àíàëèçèðîâàíû ñëó÷àè èçîòðîïíîãî è àíèçîòðîïíîãî îáìåííûõ ñâÿçåé, âî âòîðîì ñëó÷àå ó÷òåíî âçàè-
ìîäåéñòâèå Äçÿëîøèíñêîãî–Ìîðèÿ. Èñïîëüçóÿ ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ, ìîæíî îïèñàòü ôîðìó ïîëîñû
ÝÏÐ ïîãëîùåíèÿ ïîðîøêîâîãî îáðàçöà ìåòàëëîîðãàíè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ CENI, êîòîðàÿ ïðåòåðïåâà-
åò çàìåòíûå èçìåíåíèÿ ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû. Ïîêàçàíî, ÷òî ýòè èçìåíåíèÿ ïðîèñõîäÿò èç-çà
ïîÿâëåíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ ìåæóðîâíåâûõ ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ, èíòåíñèâíîñòü êîòîðûõ âîçðàñ-
òàåò ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû.
Çðîáëåíî ðîçðàõóíîê åíåðãåòè÷íîãî ñïåêòðó òà ðåçîíàíñíèõ ïåðåõîä³â ó ñïåêòð³ ÅÏÐ äëÿ ÷îòè-
ðüîõâóçåëüíîãî êëàñòåðó ç îáì³ííîþ âçàºìî䳺þ íàéáëèæ÷èõ ñóñ³ä³â òà ä³àãîíàëüíèì çâ’ÿçêîì. Ïðî-
àíàë³çîâàíî âèïàäêè ³çîòðîïíîãî òà àí³çîòðîïíîãî îáì³ííîãî çâ’ÿçê³â, ó äðóãîìó âèïàäêó âðàõîâàíî
âçàºìîä³þ Äçÿëîøèíñüêîãî–Ìîð³ÿ. Âèêîðèñòîâóþ÷è ðåçóëüòàòè ðîçðàõóíê³â, ìîæëèâî îïèñàòè ôîð-
ìó ñìóãè ÅÏÐ ïîãëèíàííÿ ïîðîøêîâîãî çðàçêà ìåòàëîîðãàí³÷íî¿ ñïîëóêè CENI, ÿêà çàçíຠñóòòºâ³
çì³íè ç³ çì³íîþ òåìïåðàòóðè. Ïîêàçàíî, ùî ö³ çì³íè â³äáóâàþòüñÿ âíàñë³äîê ïîÿâè äîäàòêîâèõ
ì³æð³âíåâèõ ðåçîíàíñíèõ ïåðåõîä³â, ³íòåíñèâí³ñòü ÿêèõ çðîñòຠïðè çíèæåíí³ òåìïåðàòóðè.
PACS: 76.30.–v Ýëåêòðîííûé ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ è ðåëàêñàöèÿ;
75.30.Gw Ìàãíèòíàÿ àíèçîòðîïèÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ÷åòûðåõóçåëüíûé êëàñòåð, ÝÏÐ, ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð, èçîòðîïíîå è àíèçîòðîïíîå
îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå.
Ââåäåíèå
Ìåòàëëîîðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, ñîäåðæàùèå
èîíû ýëåìåíòîâ ïåðåõîäíûõ ãðóïï, äåìîíñòðèðóþò
áîëüøîå ðàçíîîáðàçèå ìàãíèòíûõ ñòðóêòóð, çà÷àñòóþ
ÿâëÿþùèõñÿ íèçêîðàçìåðíûìè è, â ÷àñòíîñòè, íóëü-
ìåðíûìè, ò.å. êëàñòåðíûìè. Â ñâÿçè ñ ýòèì àêòóàëåí
âîïðîñ î ðàñ÷åòàõ ìàãíèòíûõ è ðåçîíàíñíûõ ñâîéñòâ
ñèñòåì, ñîäåðæàùèõ ìíîãîóçåëüíûå êëàñòåðû. Ñõåìà
îáìåííûõ ñâÿçåé â êëàñòåðàõ ìîæåò îêàçàòüñÿ ñëîæ-
íîé, ÷òî äåëàåò ïðîöåññ ýòèõ ðàñ÷åòîâ äîâîëüíî ãðî-
ìîçäêèì. Ïîýòîìó â ëèòåðàòóðå îáû÷íî àíàëèçèðó-
þòñÿ ïðîñòûå ñëó÷àè â âèäå äâóõóçåëüíûõ ïàð,
© Î.Â. Êðàâ÷èíà, À.È. Êàïëèåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ä.À. ×åðâèíñêèé, Þ.Ã. Ïàøêåâè÷, A. Orendachova, M. Kajnakova, 2007
çíà÷èòåëüíî ðåæå âñòðå÷àþòñÿ ðàñ÷åòû òðåõóçåëüíûõ
êëàñòåðîâ, êàê ïðàâèëî, ñ îäíèì èçîòðîïíûì îáìåí-
íûì ïàðàìåòðîì. Ðàñ÷åò ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà ÷å-
òûðåõóçåëüíîãî êëàñòåðà âûïîëíåí â ðàáîòå [1], ãäå òàê
æå èñïîëüçîâàëñÿ îäèí îáìåííûé ïàðàìåòð.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ðàññìîòðåíû ìàãíèòîðåçîíàíñíûå
ñâîéñòâà ÷åòûðåõóçåëüíîãî êëàñòåðà ñî ñëîæíîé ñõåìîé
âíóòðèêëàñòåðíûõ âçàèìîäåéñòâèé. Ýòîò àíàëèç âûïîëíåí
ïðèìåíèòåëüíî ê ìåòàëëîîðãàíè÷åñêîìó ñîåäèíåíèþ
[Cu2+(en)2(H2O)][Cu2+(en)2Ni2Cu 2
� (CN)10]�2H2O (CENI),
ñòàòè÷åñêèå ìàãíèòíûå ñâîéñòâà êîòîðîãî îïèñûâàëèñü â
êëàñòåðíîé ìîäåëè â ðàáîòå [2]. Â òîé æå ðàáîòå íàáëþäà-
ëèñü îñîáåííîñòè ôîðìû ïîëîñû ÝÏÐ ïîãëîùåíèÿ, êîòîðàÿ
ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû îòêëîíÿëàñü îò ñòàíäàðòíîãî
âèäà äëÿ ïîðîøêîâîãî îáðàçöà. Ïîÿâëåíèå äîïîëíèòåëü-
íûõ ìåæóðîâíåâûõ ïåðåõîäîâ â ýíåðãåòè÷åñêîì ñïåêòðå
÷åòûðåõóçåëüíîãî êëàñòåðà ìîæåò áûòü îäíèì èç îáúÿñíå-
íèé íàáëþäàåìîãî ýôôåêòà. Â ýòîé ñòàòüå ñäåëàí àíàëèç
ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà òàêîãî êëàñòåðà è îñîáåííîñòè ïî-
ëîñû ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ. Ðàñ÷åò ïðîâåäåí äëÿ ñëó-
÷àåâ: à) èçîòðîïíîãî ãåéçåíáåðãîâñêîãî ìåæóçåëüíîãî îá-
ìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, á) àíèçîòðîïíîãî îáìåííîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ è âçàèìîäåéñòâèÿ Äçÿëîøèíñêîãî–Ìîðèÿ.
Îñîáåííîñòè êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû,
ìàãíèòíûå è ðåçîíàíñíûå ñâîéñòâà ñîåäèíåíèÿ CENI
Êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà ìåòàëëîîðãàíè÷åñêîãî
ñîåäèíåíèÿ CENI ñîäåðæèò îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå
êîìïëåêñû [Cu2+(en)2Ni2Cu 2
� (CN)10]2–, êàòèîííûå êîìï-
ëåêñû [Cu2+(en)2(H2O)]2+ è êðèñòàëëèçàöèîííûå
ìîëåêóëû âîäû. Êîìïëåêñû [Cu2+(en)2Ni2Cu 2
� (CN)10]2–
îðèåíòèðîâàíû òàê, ÷òî èõ êîíöåâûå ãðóïïû
[Cu(en)2N]2+, ñîäåðæàùèå èîíû äâóõâàëåíòíîé ìåäè,
ðàñïîëàãàþòñÿ â öåíòðàëüíîé ÷àñòè ÿ÷åéêè. Òàì æå ðàç-
ìåùàþòñÿ êîìïëåêñû [Cu2+(en)2(H2O)]2+ è ìîëåêóëû
êðèñòàëëèçàöèîííîé âîäû. Òàêèì îáðàçîì, ÿ÷åéêà ïðåä-
ñòàâëÿåò ñîáîé ïàðàìàãíèòíîå «ÿäðî», îêðóæåííîå çà-
ùèòíîé «øóáîé» èç äèàìàãíèòíûõ ÷àñòåé êîìïëåêñîâ.
Èìåííî òàêàÿ ñòðóêòóðà õàðàêòåðíà äëÿ íóëü-ìåðíûõ
êëàñòåðíûõ ìàãíèòíûõ ñèñòåì, ïîñêîëüêó îáìåííîå âçà-
èìîäåéñòâèå ìåæäó êëàñòåðàìè ÷åðåç ïðîòÿæåííûå äèà-
ìàãíèòíûå öåïî÷êè îêàçûâàåòñÿ î÷åíü ìàëûì.
 êðèñòàëëè÷åñêîé ÿ÷åéêå CENI ñîäåðæèòñÿ ÷åòûðå
èîíà Cu2+, ïðèíàäëåæàùèõ ïîïàðíî êîìïëåêñàì
[Cu2+(en)2(H2O)]2+ è [Cu2+(en)2Ni2Cu 2
� (CN)10]2– è îáðà-
çóþùèõ ÷åòûðåõóçåëüíûé öåíòðîñèììåòðè÷íûé êëàñ-
òåð, â êîòîðîì êîâàëåíòíûå ñâÿçè ìåæäó êîìïëåêñàìè
îòñóòñòâóþò. Îäíàêî íàëè÷èå ìîëåêóë êðèñòàëëèçàöèîí-
íîé âîäû ñïîñîáñòâóåò ñîçäàíèþ âíóòðè êëàñòåðà ãóñòîé
öåïè âîäîðîäíûõ ñâÿçåé (ðèñ. 1,à).
 öåíòðîñèììåòðè÷íîì êëàñòåðå ñëåäóåò îæèäàòü
ïîïàðíîãî ðàâåíñòâà ðåàëèçóþùèõñÿ ïî âíóòðèêëàñ-
òåðíûì âîäîðîäíûì ñâÿçÿì îáìåííûõ âçàèìîäåéñò-
âèé. Ïîýòîìó àíàëèç ìàãíèòíîé òåïëîåìêîñòè, íàìàã-
íè÷åííîñòè è ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè áûë ïðî-
âåäåí â ðàáîòå [2] ïðè èñïîëüçîâàíèè ìîäåëè ÷åòû-
ðåõóçåëüíîãî êëàñòåðà, ñõåìà êîòîðîãî ïðèâåäåíà íà
ðèñ. 1,á. Çäåñü óçëû S S S1 2 3, , è S 4 àññîöèèðóþòñÿ ñî
ñïèíàìè äâóõâàëåíòíûõ èîíîâ ìåäè Cu1, Cu2, Cu3 è
Cu4 ñîîòâåòñòâåííî (S = 1/2), à ìåæóçåëüíûå îáìåí-
íûå ïàðàìåòðû J J1 2, è J 3 â îáùåì ñëó÷àå íå ðàâíû
ìåæäó ñîáîé.
Ïðè ðàñ÷åòå âåëè÷èí îáìåííûõ ïàðàìåòðîâ ïî äàí-
íûì ýòèõ èçìåðåíèé èñïîëüçîâàí ñëåäóþùèé ãàìèëü-
òîíèàí:
� ( ) ( )H J J J� � � � � �1 1 2 3 4 2 2 3 4 1 3 1 3S S S S S S S S S S . (1)
 ïðîöåññå ÷èñëåííîãî ðàñ÷åòà ñíà÷àëà áûë ïîëó-
÷åí ñïåêòð ñîáñòâåííûõ çíà÷åíèé ýíåðãèè Ån . Äàëüøå,
èñïîëüçóÿ ôóíêöèþ ðàñïðåäåëåíèÿ
Z E /k Tn B
n
� ��exp( )
è ñâîáîäíóþ ýíåðãèþ ñèñòåìû F N k T ZA B� � ln , òåì-
ïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ áûëà ðàñ-
ñ÷èòàíà â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòàíäàðòíîé ïðîöåäóðîé
[3]. Íàïðèìåð, ìàãíèòíàÿ òåïëîåìêîñòü ðàññ÷èòûâà-
ëàñü êàê
C T
F
T
M
H
� �
�
�
�
�
�
�
2
2
0
.
Íèçêîòåìïåðàòóðíûé ñïåêòð ÝÏÐ êëàñòåðíîãî ìàãíåòèêà CENI
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1299
Cu1
Cu2
Cu3
Cu4
N
N
N
N
N N
Ni
Ni
Ni
Ni
ÏÏ
Ï
Ï
Ç Ç
Ç
Ç
Ç
à
S2S3
S1S4á
J1
J2
J3
Ðèñ. 1. Ñèñòåìà âîäîðîäíûõ ñâÿçåé â ìîëåêóëå CENI, ôîð-
ìèðóþùèõ ÷åòûðåõóçåëüíûé êëàñòåð èîíîâ ìåäè (à); ñõåìà
îáìåííûõ ñâÿçåé â ÷åòûðåõóçåëüíîé êëàñòåðíîé ìîäåëè (á).
 ðåçóëüòàòå áûëî ïîëó÷åíî, ÷òî â äèàïàçîíå òåìïåðà-
òóð 0,5–9 Ê íàèëó÷øåå ñîâïàäåíèå ýêñïåðèìåíòàëü-
íûõ çàâèñèìîñòåé ñ òåîðåòè÷åñêèì ðàñ÷åòîì ìîæíî
ïîëó÷èòü ïðè ñëåäóþùèõ çíà÷åíèÿõ îáìåííûõ ïàðà-
ìåòðîâ: J 1 �1,54 ñì–1, J 2 �–0,77 ñì–1, J 3 �– 0,38 ñì–1.
Èññëåäîâàíèÿ ÝÏÐ CENI áûëè ïðîâåäåíû íà ïî-
ðîøêîâîì îáðàçöå íà ÷àñòîòå � = 72,8 ÃÃö â òåìïåðà-
òóðíîì äèàïàçîíå îò 2 äî 30 Ê (ðèñ. 2).
Ïðè T � 15 Ê ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ èìååò òèïè÷íûé
âèä äëÿ ïîðîøêîâîãî îáðàçöà â ñëó÷àå ñïèíà S = 1/2 è
àêñèàëüíîé ñèììåòðèè g-ôàêòîðà. Ýòà ïîëîñà ïîãëî-
ùåíèÿ èìååò ñëåäóþùèå îñîáåííîñòè: â îáëàñòè ïî-
ëåé, ñîîòâåòñòâóþùèõ H � , íàáëþäàåòñÿ óçêèé ïèê, â
òî âðåìÿ êàê â îáëàñòè H || èíòåíñèâíîñòü ìèíèìàëü-
íàÿ è îáðàçóåòñÿ ïîëêà. Â ýêñòðåìàëüíûõ îðèåíòàöè-
ÿõ çíà÷åíèÿ ðåçîíàíñíûõ ïîëåé H || è H � îïðåäåëÿåòñÿ
çíà÷åíèÿìè g || è g� ñîîòâåòñòâåííî.  òåìïåðàòóðíîì
äèàïàçîíå 15–30 Ê îáðàáîòêà ôîðìû ïîëîñû ðåçîíàí-
ñíîãî ïîãëîùåíèÿ ñäåëàíà ñòàíäàðòíûì îáðàçîì ñ èñ-
ïîëüçîâàíèåì âûðàæåíèÿ [4]
I H
H H dH
H H H/ H H H
( ) ~
( )
[( ) ( ) ] ( )
||1
2
2 2
2 2 2 2 2 1
� � �
� � � � � �
�
�� /
||
2
H
H�
�
äëÿ H H|| � � (ò.å. g g|| � � ) .
Ñðàâíåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìîé ïîëî-
ñû è òåîðåòè÷åñêè ðàññ÷èòàííîé ïðîâîäèëîñü ìå-
òîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ ñ òðåìÿ ïîäãîíî÷íûìè
ïàðàìåòðàìè: g� , g || è �H — øèðèíà ðåçîíàíñíîé ëè-
íèè èíäèâèäóàëüíîé ÷àñòèöû ïîðîøêà.  ðåçóëüòàòå
îáðàáîòêè áûëî ïîëó÷åíî, ÷òî â äèàïàçîíå îò 15 äî
30 Ê òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïàðàìåòðîâ îòñóò-
ñòâóåò è èõ çíà÷åíèÿ ñîñòàâëÿþò g� = 2,04, g || = 2,21 è
�H = 35 Ý. Èç îòíîøåíèÿ g-ôàêòîðîâ ìîæíî ñäåëàòü
âûâîä, ÷òî îñíîâíûì îðáèòàëüíûì ñîñòîÿíèåì ìàã-
íèòíîãî èîíà ìåäè ÿâëÿåòñÿ d
x y2 2� . Ýòà îðáèòàëü ñî-
îòâåòñòâóåò ïèðàìèäàëüíîìó ëîêàëüíîìó îêðóæåíèþ
èîíà Cu2+, ÿâëÿþùåìóñÿ ðàçíîâèäíîñòüþ àêñèàëüíî-
èñêàæåííîãî îêòàýäðà.
Äëÿ T � 15 Ê âèä ñïåêòðà îòêëîíÿåòñÿ îò ñòàíäàðò-
íîé ôîðìû äëÿ ïîðîøêîâîãî îáðàçöà. Ïîÿâëÿåòñÿ äî-
ïîëíèòåëüíûé ïèê â ïîëÿõ ~ 23,5 êÝ, èíòåíñèâíîñòü
êîòîðîãî óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû.
Îäíîâðåìåííî ñ âîçðàñòàíèåì íèçêîïîëåâîãî ïèêà
ïðîèñõîäèò íåáîëüøîå ðàñùåïëåíèå óçêîãî ïèêà â îá-
ëàñòè ïîëåé ~ 25,5 êÝ è óäëèíåíèå íèçêîïîëåâîãî è
âûñîêîïîëåâîãî «õâîñòîâ» îñíîâíîé ïîëîñû ïîãëî-
ùåíèÿ.
Ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð ÷åòûðåõóçåëüíîãî
êëàñòåðà è ðåçîíàíñíûå ïåðåõîäû âî âíåøíåì
ìàãíèòíîì ïîëå
Èçîòðîïíîå îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå
Êàê óïîìèíàëîñü âûøå, ïîÿâëåíèå äîïîëíèòåëüíî-
ãî íèçêîïîëåâîãî ìàêñèìóìà â ïîëîñå ÝÏÐ ïîãëîùå-
íèÿ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ìîæíî ñâÿçàòü ñ îñîáåí-
íîñòÿìè ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà ÷åòûðåõóçåëüíîãî
êëàñòåðà, äîïóñêàþùåãî ïîÿâëåíèå äîïîëíèòåëüíûõ
ìåæóðîâíåâûõ ïåðåõîäîâ â ýíåðãåòè÷åñêîì ñïåêòðå.
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ýòîãî ýôôåêòà èñïîëüçîâàí ãàìèëüòî-
íèàí (1), äîïîëíåííûé âíåøíèì ìàãíèòíûì ïîëåì:
� ( ) ( )H J J J� � � � � � �1 1 2 3 4 2 2 3 4 1 3 1 3S S S S S S S S S S
� � � �g HB� ( )S S S S1 2 3 4 . (2)
Ïðîâåäåíà åãî ÷èñëåííàÿ äèàãîíàëèçàöèÿ. Ïðè
ýòîì, êðîìå ñîáñòâåííûõ çíà÷åíèé ýíåðãèè, îïðåäåëåí
ÿâíûé âèä ñîáñòâåííûõ ôóíêöèé ïðè çíà÷åíèÿõ îáìåí-
íûõ ïàðàìåòðîâ, ïîëó÷åííûõ èç ðåçóëüòàòîâ èññëåäî-
âàíèÿ ñòàòè÷åñêèõ ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ, à òàêæå ñïåêòð
ðåçîíàíñíûõ ìåæóðîâíåâûõ ïåðåõîäîâ. Ðàñ÷åò ïðîâå-
äåí äëÿ ýêñòðåìàëüíûõ îðèåíòàöèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ
ïî îòíîøåíèþ ê ìàãíèòíûì îñÿì ìèêðîêðèñòàëëè÷åñ-
êèõ ÷àñòèö H || z è H || x. Âîçìîæíûå ðåçîíàíñíûå ïåðå-
õîäû ïðîàíàëèçèðîâàíû ïðè ïîïåðå÷íûõ îðèåíòàöèÿõ
âûñîêî÷àñòîòíîãî ïîëÿ.
Ìàãíèòíîå ïîëå ïîëíîñòüþ ñíèìàåò âûðîæäåíèå
ñïåêòðà, â ðåçóëüòàòå ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð êëàñòåðà
ñîäåðæèò 16 óðîâíåé, ãðóïïèðóþùèõñÿ â êâèíòåò ñ
ýôôåêòèâíûì ñïèíîì � �S 2, òðè òðèïëåòà ñ � �S 1è äâà
èçîëèðîâàííûõ ñèíãëåòà ñ � �S 0, ïðè÷åì â íóëåâîì
ïîëå ñèíãëåòû èìåþò ìàêñèìàëüíîå è ìèíèìàëüíîå
çíà÷åíèÿ ýíåðãèè. Âèä ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà è âîç-
ìîæíûå ïåðåõîäû ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.
1300 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
Î.Â. Êðàâ÷èíà è äð.
23 24 25 26
2 Ê
4,2 Ê
15 Ê
20 Ê
25 Ê
Í, êÝ
Ï
î
ãë
î
ù
åí
è
å
Ðèñ. 2. ÝÏÐ ñïåêòð ïîðîøêîâîãî îáðàçöà CENI ïðè ðàç-
ëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ. Ðàáî÷àÿ ÷àñòîòà � = 72,8 ÃÃö.
Ñïåêòð ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ êëàñòåðà îêàçûâà-
åòñÿ äîâîëüíî ñëîæíûì. Â îðèåíòàöèè âíåøíåãî ïîëÿ
H || z â ñèñòåìå ðàçðåøåíû 18 ïåðåõîäîâ, èç íèõ â èíòå-
ðåñóþùåì íàñ äèàïàçîíå ÷àñòîò � � 73 ÃÃö è ìàãíèò-
íûõ ïîëåé äî 30 êÝ ðåàëèçóåòñÿ 12 ïåðåõîäîâ. Íà
ðèñ. 3 ýòè ðàñ÷åòíûå ïåðåõîäû îáîçíà÷åíû ñòðåëêàìè.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ñòðóêòóðà ñïåêòðà ÝÏÐ
êëàñòåðà, ïîëó÷åííàÿ â ýòîì ðàñ÷åòå, îáëàäàåò ðÿäîì
îñîáåííîñòåé. Áîëüøàÿ ÷àñòü ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ
(1–10) ïðîèñõîäèò ìåæäó êîìïîíåíòàìè òðèïëåòîâ è
êâèíòåòà ñ èçìåíåíèåì ïðîåêöèè ýôôåêòèâíîãî ñïèíà
� � �Ì 1. Îíè èìåþò ìàêñèìàëüíóþ èíòåíñèâíîñòü è
ðàñïîëîæåíû â ïîëÿõ, ñîîòâåòñòâóþùèõ çíà÷åíèÿì
H || (ïðè H || z) è H � (ïðè H || x) îäèíî÷íûõ èîíîâ ìå-
äè. Ñ ó÷åòîì àíèçîòðîïèè g-ôàêòîðà èìåííî îíè ôîð-
ìèðóþò îñíîâíóþ ïîëîñó ïîãëîùåíèÿ, èçîáðàæåí-
íóþ íà ðèñ. 2 ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. Åå ôîðìà
äëÿ ýòèõ òåìïåðàòóð, ïðåâûøàþùèõ íà÷àëüíîå ðàñ-
ùåïëåíèå ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà êëàñòåðà (� 6 Ê),
äîëæíà áûòü àíàëîãè÷íà ôîðìå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ
ïîðîøêîâîãî îáðàçöà, ñîäåðæàùåãî îäèíî÷íûå èîíû.
Êðîìå òîãî, ïîÿâëÿþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå ïåðåõîäû
è ñîîòâåòñòâóþùèå èì ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ â ìàëûõ è
ñðåäíèõ ïîëÿõ, èìåþùèå çàìåòíî ìåíüøóþ ðàñ÷åò-
íóþ èíòåíñèâíîñòü.  ýòèõ ïåðåõîäàõ ó÷àñòâóþò êîì-
ïîíåíòû êâèíòåòà è èçîëèðîâàííûå ñèíãëåòû.
Åñòåñòâåííî, îòíîøåíèå èíòåíñèâíîñòåé ýòèõ äî-
ïîëíèòåëüíûõ ïîëîñ ê èíòåíñèâíîñòè îñíîâíîé ïîëî-
ñû ïîãëîùåíèÿ äîëæíî çàâèñåòü îò òåìïåðàòóðû. Ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (~ 2 Ê), êîãäà çàñåëåíû òîëüêî
íèçêîýíåðãåòè÷åñêèå óðîâíè ñïåêòðà êëàñòåðà, èíòåí-
ñèâíîñòü îñíîâíîé ïîëîñû ôîðìèðóåòñÿ òîëüêî íèæ-
íèìè ðåçîíàíñíûìè ïåðåõîäàìè 1 è 2. Â ýòèõ óñëîâè-
ÿõ èíòåíñèâíîñòü äîïîëíèòåëüíîé ïîëîñû 11 ìîæåò
áûòü ñðàâíèìà ñ èíòåíñèâíîñòüþ îñíîâíîé ïîëîñû.
Ïî ìåðå ïîâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû â ôîðìèðîâàíèè èí-
òåíñèâíîñòè îñíîâíîé ïîëîñû äîáàâëÿþòñÿ ïåðåõîäû
3–10, â òî âðåìÿ êàê èíòåíñèâíîñòü ïîëîñû 11 îñòàåò-
ñÿ ïðàêòè÷åñêè ïîñòîÿííîé, â ðåçóëüòàòå ÷åãî
îòíîøåíèå åå èíòåíñèâíîñòè ê èíòåíñèâíîñòè îñíîâ-
íîé ïîëîñû ðåçêî óìåíüøàåòñÿ.
Ïî-âèäèìîìó, ïîäúåì èíòåíñèâíîñòè íà íèçêîïî-
ëåâîì êðûëå îñíîâíîé ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ â CENI
ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ 2–4 Ê ìîæíî ñâÿçàòü ñ ðå-
çîíàíñíûì ïîãëîùåíèåì íà äîïîëíèòåëüíîé ïîëîñå
ìåæóðîâíåãî ïåðåõîäà. Ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû
çàñåëåííîñòè âñåõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé ñïåêòðà
âûðàâíèâàþòñÿ, èíòåíñèâíîñòü îñíîâíîé ïîëîñû âîç-
ðàñòàåò çà ñ÷åò âûñîêîýíåðãåòè÷åñêèõ ïåðåõîäîâ, â òî
âðåìÿ êàê èíòåíñèâíîñòü äîïîëíèòåëüíîé ïîëîñû
îñòàåòñÿ íåèçìåííîé, ÷òî ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ åå
îòíîñèòåëüíîãî âêëàäà â ñóììàðíîå ïîãëîùåíèå, íà-
áëþäàåìîå ïðè òåìïåðàòóðàõ 15–25 Ê.
Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî, ñîãëàñíî ðàñ÷åòó, ïîëîñà ïî-
ãëîùåíèÿ 11 íàõîäèòñÿ â ðàéîíå 10 êÝ, â òî âðåìÿ êàê â
ýêñïåðèìåíòå ýòî äîïîëíèòåëüíîå ïîãëîùåíèå íàáëþ-
äàåòñÿ â ðàéîíå 23,5 êÝ. Ñîâåðøåííî î÷åâèäíî, ÷òî,
âàðüèðóÿ âåëè÷èíû îáìåííûõ ïàðàìåòðîâ ïðè íåèç-
ìåííîì çíà÷åíèè âûñîêî÷àñòîòíîãî êâàíòà, ìîæíî äî-
áèòüñÿ ðàñ÷åòíîãî ñìåùåíèÿ ýòîé ïîëîñû â äîâîëüíî
øèðîêèõ ïðåäåëàõ, íå èçìåíÿÿ îáùåãî õàðàêòåðà ýíåð-
ãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà êëàñòåðà è, ñîîòâåòñòâåííî, ðàñ-
÷åòíûõ ìàãíèòíûõ õàðàêòåðèñòèê.
Òàêèì îáðàçîì, ìîäåëü èçîòðîïíîãî îáìåíà â ïðèí-
öèïå ïîçâîëÿåò îáúÿñíèòü ïðîèñõîæäåíèå äîïîëíèòå-
ëüíîé íèçêîïîëåâîé ëèíèè, èñêàæàþùåé ñòàíäàðòíóþ
ôîðìó ïîëîñû ÝÏÐ ïîãëîùåíèÿ ïîðîøêîâîãî îáðàçöà
ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ.
Îäíàêî ïðîèñõîæäåíèå áîëåå òîíêèõ èçìåíåíèé
ðåçîíàíñíîãî ñèãíàëà, òàêèõ êàê ðàñùåïëåíèå óçêîãî
ïèêà â ðàéîíå ~ 25 êÝ èëè ïîÿâëåíèå ÿâíî âûðàæåííî-
ãî íèçêîïîëåâîãî «õâîñòà» ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ, îñòà-
åòñÿ íå âûÿñíåííûì. Ïîýòîìó äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî
÷åòûðåõóçåëüíîãî êëàñòåðà áûë ïðîàíàëèçèðîâàí áî-
ëåå ñëîæíûé âàðèàíò àíèçîòðîïíîãî îáìåííîãî âçàè-
ìîäåéñòâèÿ.
Àíèçîòðîïíîå îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå
 ýòîì ñëó÷àå ãàìèëüòîíèàí ñèñòåìû èìååò òîò æå
âèä (2), íî äîïîëíåííûé ñëàãàåìûìè àíèçîòðîïèè, êî-
òîðàÿ âûáðàíà îäíîîñíîé è íàïðàâëåííîé âäîëü îñè Z
äëÿ êàæäîé îáìåííî-ñâÿçàííîé ïàðû ñïèíîâ â êëàñòåðå:
� ( ) ( )
) )
H a S S S S a S S S S a S Sa
z z z z z z z z z z� � � � �1 1 2 3 4 2 2 3 4 1 3 1 3 .
Âçàèìîäåéñòâèå Äçÿëîøèíñêîãî–Ìîðèÿ äëÿ áëè-
æàéøèõ ñîñåäåé â êëàñòåðå ó÷èòûâàëîñü â ìîäåëè, êîã-
äà âåêòîðû D ìîãóò áûòü íàïðàâëåíû òîëüêî ïî îñè Z:
� { ] [ ]} {[ ] [ ]}.H D DD � � � � � � � �1 1 2 3 4 2 2 3 4 1[S S S S S S S S
Âíåøíåå ïîëå òàêæå îðèåíòèðîâàëîñü âäîëü îñè Z.
Íèçêîòåìïåðàòóðíûé ñïåêòð ÝÏÐ êëàñòåðíîãî ìàãíåòèêà CENI
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1301
Ý
í
åð
ãè
ÿ
,
ñì
–
1
4
2
0
–2
–4
H, êÝ
5 10 15 20 25
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
12
11
0
Ðèñ. 3. Ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð ÷åòûðåõóçåëüíîãî êëàñòå-
ðà â ìîäåëè èçîòðîïíîãî îáìåíà äëÿ çíà÷åíèé îáìåííûõ
ïàðàìåòðîâ, óêàçàííûõ â òåêñòå, ïðè H z|| . Ñòðåëêè (�) è
öèôðû ïðè íèõ îáîçíà÷àþò ðàçðåøåííûå ÝÏÐ ïåðåõîäû
íà ÷àñòîòå � = 72,8 ÃÃö.
Àíàëèòè÷åñêèé ðàñ÷åò óðîâíåé ýíåðãèè èìååò îáî-
çðèìûé âèä òîëüêî â ñèììåòðè÷íîì ñëó÷àå, ò.å. ïðè
J J a a D D1 2 1 2 1 2� � �, , .  äðóãèõ ñëó÷àÿõ ðàñ÷åò äî-
âîëüíî ãðîìîçäîê è âîçìîæåí òîëüêî â îáìåííîì ïðè-
áëèæåíèè.
 ðåçóëüòàòå áûë ïîëó÷åí òîò æå íàáîð óðîâíåé, ÷òî
è â èçîòðîïíîì îáìåííîì ïðèáëèæåíèè, ò.å. â ñèñòåìå
èìåþòñÿ êâèíòåò, òðè òðèïëåòà è äâà ñèíãëåòà, ñîîòâåò-
ñòâóþùèå ñîñòîÿíèÿì ñ ïîëíûì ñïèíîì S S� �2 1, è
S � 0 ñîîòâåòñòâåííî. Ïðè âêëþ÷åíèè àíèçîòðîïíûõ
âçàèìîäåéñòâèé âûðîæäåíèå â íóëåâîì ïîëå ñíèìàåò-
ñÿ, è ìîæíî ïðîñëåäèòü çà ðàñùåïëåíèåì ìóëüòèïëå-
òîâ. Ìàãíèòíûé ðåçîíàíñ â ñèñòåìå îïðåäåëÿåòñÿ ïåðå-
õîäàìè ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè, äëÿ êîòîðûõ ìàòðè÷íûå
ýëåìåíòû îïåðàòîðîâ S � è S � (ïîëíîãî ñïèíà) îòëè÷íû
îò íóëÿ. Ó÷åò àíèçîòðîïíûõ ñëàãàåìûõ â ãàìèëüòîíèà-
íå ïðèâîäèò ê ñëåäóþùèì äâóì ýôôåêòàì â ñïåêòðå
ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà ñèñòåìû.
1. Çà ñ÷åò ðàñùåïëåíèÿ ñîñòîÿíèé ìóëüòèïëåòà â
íóëåâîì ïîëå ëèíèè ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà, ñîîòâåò-
ñòâóþùèå ïåðåõîäàì âíóòðè ìóëüòèïëåòà, ðàñùåï-
ëÿþòñÿ, ò.å. â ñïåêòðå ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà âîçíèêà-
þò äîïîëíèòåëüíûå ïèêè ñ áëèçêèìè ðåçîíàíñíûìè
çíà÷åíèÿìè ïîëÿ, ÷òî îáóñëîâëåíî íàëè÷èåì àíèçî-
òðîïíûõ âçàèìîäåéñòâèé. Ïðè ýòîì âçàèìîäåéñòâèå
Äçÿëîøèíñêîãî–Ìîðèÿ äàåò òàêîé æå ýôôåêò, íî ñó-
ùåñòâåííî áîëåå ñëàáûé.
2. Àíèçîòðîïíûå âçàèìîäåéñòâèÿ ïðèâîäÿò ê ñìå-
øèâàíèþ ñîñòîÿíèé ñ îäèíàêîâûì S z , íî ïðèíàäëå-
æàùèõ ê ðàçíûì ìóëüòèïëåòàì. Òàêèì îáðàçîì, âîç-
ìîæíî ïîÿâëåíèå ëèíèé, ñîîòâåòñòâóþùèõ ïåðåõîäàì
ñ �S z �1, íî ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè èç ðàçíûõ ìóëüòèïëå-
òîâ. Ïîëîæåíèå ýòèõ äîïîëíèòåëüíûõ ëèíèé áóäåò,
åñòåñòâåííî, çàâèñåòü îò ýíåðãèè êâàíòà, âåëè÷èí
îáìåíà è âçàèìíîãî ðàñïîëîæåíèÿ ìóëüòèïëåòîâ.
Îäíàêî ýòîò ýôôåêò ñóùåñòâåííî áîëåå ñëàáûé ïî
ñðàâíåíèþ ñî ñìåøèâàíèåì ñîñòîÿíèé ìóëüòèïëåòîâ,
ñóùåñòâóþùèõ óæå â îáìåííîì ïðèáëèæåíèè.
Äëÿ èëëþñòðàöèè ýòèõ ñëåäñòâèé ïðîâåäåí ðàñ÷åò
ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà è ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ â
êëàñòåðå ñ îïðåäåëåííûì âûøå íàáîðîì îáìåííûõ
ïàðàìåòðîâ J 1 = 1,54 ñì–1, J 2 � � 0,77 ñì–1, J 3 �
� �0 38, ñì–1 è çíà÷åíèÿìè âåëè÷èí àíèçîòðîïèé a1 �
= –0,1 ñì–1, a2 � –0,1 ñì–1, a3 � –0,025 ñì–1 (ðèñ. 4).
Ó÷åò âåëè÷èíû âçàèìîäåéñòâèÿ Äçÿëîøèíñêîãî–Ìî-
ðèÿ â ïðåäåëàõ èçâåñòíîé îöåíêè �g/g D/J~ íå ïðèâî-
äèò ê êà÷åñòâåííûì è êîëè÷åñòâåííûì èçìåíåíèÿì
ñïåêòðîâ. Âåëè÷èíû àíèçîòðîïèé áûëè ïîäîáðàíû òà-
êèì îáðàçîì, ÷òîáû ïðîìîäåëèðîâàòü ýêñïåðèìåí-
òàëüíóþ ñèòóàöèþ, ïîêàçàííóþ íà ðèñ. 2 ïðè 2 Ê.
Îòìåòèì, ÷òî äëÿ äàííîãî íàáîðà ïàðàìåòðîâ àíèçîò-
ðîïèè äâà èç òðåõ òðèïëåòîâ ñëàáî ðàñùåïëÿþòñÿ â
1302 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
Î.Â. Êðàâ÷èíà è äð.
Ý
í
åð
ãè
ÿ
,
ñì
–
1
5 10 15 20 25
H, êÝ
4
2
0
–2
–4
0
Ðèñ. 4. Ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð ÷åòûðåõóçåëüíîãî êëàñòåðà
â ìîäåëè àíèçîòðîïíîãî îáìåíà äëÿ çíà÷åíèé îáìåííûõ
ïàðàìåòðîâ, óêàçàííûõ â òåêñòå, ïðè H z|| . Ñòðåëêàìè (�)
îáîçíà÷åíû ðàçðåøåííûå ÝÏÐ ïåðåõîäû íà ÷àñòîòå
� = 72,8 ÃÃö.
à
á
Ï
î
ãë
î
ù
åí
è
å,
î
òí
.
åä
.
1
10
9
7
64 5
3
2
8
20 21 22 23 24 25 26
H, êÝ
8,0
6,0
4,0
2,0
Ý
í
åð
ãè
ÿ
,
ñì
–
1
Ðèñ. 5. Ðåçîíàíñíûå ïåðåõîäû â ðàéîíå 23–26 êÝ â ìîäåëè
àíèçîòðîïíîãî îáìåíà (à); ìíèìàÿ ÷àñòü âûñîêî÷àñòîòíîé
âîñïðèèì÷èâîñòè ÷åòûðåõóçåëüíîãî êëàñòåðà â ìîäåëè
àíèçîòðîïíîãî îáìåíà ïðè çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ, óêàçàí-
íûõ â òåêñòå â îáëàñòè îñíîâíîé ëèíèè ìàãíèòíîãî ðåçî-
íàíñà. Òåìïåðàòóðà 2 Ê, ñòðåëêîé óêàçàíî ïîãëîùåíèå,
ñîîòâåòñòâóþùåå ïåðåõîäàì 2, 5–7 (á).
íóëåâîì ïîëå. Ðàñïîëîæåíèå ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ
â ðàéîíå 23–26 êÝ, ãäå ðàçìåùàåòñÿ ïîëîñà ðåçî-
íàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ, íàáëþäàåìàÿ â ýêñïåðèìåíòå,
èçîáðàæåíî â óâåëè÷åííîì ìàñøòàáå ïî ïîëþ íà
ðèñ. 5,à. Äëÿ ýíåðãèè âûñîêî÷àñòîòíîãî êâàíòà � �
= 72,8 ÃÃö = 2,42 ñì–1 ðàññ÷èòàíà ìíèìàÿ ÷àñòü âîñ-
ïðèèì÷èâîñòè (ðèñ. 5,á).  ýòîì ñëó÷àå âîçìîæíî íà-
áëþäåíèå ïåðåõîäîâ ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè ðàñùåïëåí-
íûõ êâèíòåòà è îäíîãî èç òðèïëåòîâ. Äëÿ ïðîñòîòû
ïðè ðàñ÷åòå ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî øèðèíû ëèíèé äëÿ
âñåõ ïåðåõîäîâ îäèíàêîâû è ðàâíû 0,0025 ñì–1. Äâå
ëèíèè ïðè 25,5 êÝ, ñëàáûå ïî èíòåíñèâíîñòè ïðè 2 Ê,
ñîîòâåòñòâóþò ïåðåõîäàì: ëåâàÿ — ìåæäó ñîñòîÿíèÿ-
ìè S z �1 è S z � 0, à òàêæå ìåæäó S z � 2 è S z �1 êâèí-
òåòà, ïðàâàÿ — ìåæäó S z �1 è S z � 0 òðèïëåòà. Îñòà-
ëüíûì ïåðåõîäàì âíóòðè òðèïëåòà è êâèíòåòà íà ðèñ.
5,à ñîîòâåòñòâóþò ëèíèè â ìàëûõ ïîëÿõ (îêðåñòíîñòü
23,5 êÝ). Ëåâàÿ ëèíèÿ îòâå÷àåò ïåðåõîäàì â òðèïëåòå
ìåæäó S z � 0 è S z � �1, ïðàâàÿ — ïåðåõîäàì â êâèíòå-
òå èç íàèíèçøåãî ñîñòîÿíèÿ â ýòîì ïîëå ñ S z � �2 íà
S z � �1 è ñ S z � �1 íà S z � 0. Èìååòñÿ òàêæå ñëàáîå ïî
èíòåíñèâíîñòè ïîãëîùåíèå â îáëàñòè 24,5 êÝ, îòìå-
÷åííîå íà ðèñ. 5,á ñòðåëêîé, ñîîòâåòñòâóþùåå ïåðå-
õîäàì âíóòðè ñëàáîðàñùåïëåííûõ òðèïëåòîâ. Êàê
âèäíî íà ðèñóíêå, èìååòñÿ êà÷åñòâåííîå è êîëè÷åñ-
òâåííîå ñîãëàñèå ïî ÷àñòîòàì è ðàñùåïëåíèÿì. Îòìå-
òèì, ÷òî ðàñùåïëåíèå îáîèõ — âûñîêîïîëåâîãî è íèç-
êîïîëåâîãî — ïèêîâ îáóñëîâëåíî àíèçîòðîïèåé
äèàãîíàëüíîãî îáìåíà, òîãäà êàê ðàññòîÿíèå ìåæäó
íèìè îïðåäåëÿåòñÿ àíèçîòðîïèÿìè îáìåííîãî âçàè-
ìîäåéñòâèÿ ìåæäó èîíàìè 1–2 è 1–4.
Ïîÿâëåíèå â ýíåðãåòè÷åñêîì ñïåêòðå äîïîëíèòåëü-
íûõ ïåðåõîäîâ ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè òðèïëåòîâ è êâèí-
òåòà òàêæå ìîæåò ïðèâîäèòü ê âîçðàñòàíèþ ïîãëî-
ùåíèÿ â ðàéîíå íèçêîïîëåâîãî êðàÿ ðåçîíàíñíîé
ïîëîñû, îäíàêî òðåáóåò äîñòàòî÷íî ýêçîòè÷åñêèõ ñî-
îòíîøåíèé íå òîëüêî ìåæäó îáìåííûìè ïàðàìåòðà-
ìè, íî è ìåæäó ýòèìè ïàðàìåòðàìè è ÷àñòîòîé êâàíòà.
 òî æå âðåìÿ àíèçîòðîïèÿ îáìåíîâ ïðåäñòàâëÿåò
áîëåå ðåàëüíóþ ïðè÷èíó ïîÿâëåíèÿ äîïîëíèòåëüíîãî
ïîãëîùåíèÿ íà íèçêîïîëåâîì êðàþ ðåçîíàíñíîãî ïî-
ãëîùåíèÿ â ðàéîíå ~ 23,5 êÝ. Êðîìå òîãî, ó÷åò àíèçîò-
ðîïèè îáìåíîâ äàæå â ïðîñòåéøåì âèäå ìîæåò êà÷åñò-
âåííî îáúÿñíèòü ðàñùåïëåíèå óçêîãî ïèêà ïîëîñû ÝÏÐ
ïîãëîùåíèÿ ïîðîøêîâîãî îáðàçöà ñèñòåìû, ñîñòîÿùåé
èç ÷åòûðåõ ìàãíèòíûõ èîíîâ. Òàêîå ïîâåäåíèå îá-
óñëîâëåíî ðàñùåïëåíèåì ìóëüòèïëåòîâ â íóëåâîì ïîëå
è, êàê ñëåäñòâèå, ñìåùåííûìè ïî ïîëþ âíóòðèìóëü-
òèïëåòíûìè ïåðåõîäàìè ñ | |�S z �1. Äàííîå ñìåùåíèå
îòñóòñòâóåò â îáìåííîì ïðèáëèæåíèè. Ñóùåñòâåííîé
îñîáåííîñòüþ ïðåäëàãàåìîãî ìåõàíèçìà ÿâëÿåòñÿ òî,
÷òî ýòî ðàñùåïëåíèå, ÿâëÿþùååñÿ âíóòðåííèì ñâîé-
ñòâîì êëàñòåðà, áóäåò íàáëþäàòüñÿ ïðè ëþáûõ ýíåðãè-
ÿõ êâàíòà èçëó÷åíèÿ (ïðè íàëè÷èè ðàçðåøåíèÿ ñïåê-
òðîìåòðà).
Ýòó ñòàòüþ àâòîðû ïîñâÿùàþò ïàìÿòè À.È. Çâÿãè-
íà, îäíîãî èç îñíîâîïîëîæíèêîâ èññëåäîâàíèÿ íèçêî-
ðàçìåðíûõ ìàãíåòèêîâ íà Óêðàèíå.
1. Á.Ñ. Öóêåðáëàò, Ì.È. Áåëèíñêèé, Ìàãíåòîõèìèÿ è ðà-
äèîñïåêòðîñêîïèÿ îáìåííûõ êëàñòåðîâ, Øòèèíöà,
Êèøèíåâ (1983).
2. A. Orend��ova, M. Kaj�akov�, J. �ern�k, J.-H. Park, E.
�i�m�, M. Orend��, A. Vl�ek, O.V. Kravchyna, A.G. An-
ders, A. Feher, and M.W. Meisel, Chem. Phys. 309, 115
(2005).
3. D.C. Mattis, The Theory of Magnetism, Harper & Row,
New York (1965).
4. J.A. Ibers and J.D. Swalen, Phys.Rev. 127, 1914 (1962).
The low-temperature EPR spectrum of the
cluster magnet CENI
O.V. Kravchyna, A.I. Kaplienko, A.G. Anders,
D.A. Chervinskii, Yu.G. Pashkevich,
A. Orendachova, and M. Kajnakova
The energy spectrum of the cluster and the reso-
nance transitions in the EPR spectra for the tetramer
with exchange interaction of nearest neighbors and
diagonal coupling were calculated. The isotropic and
anisotropic exchange interactions were analyzed. In
the latter case the Dzjaloshynski–Moria interaction
was included. The results of calculation can describe
the shape of absorption EPR band of the powder sam-
ple of the metal-organic compound CENI. The shape
of the band changes considerablegy with tempera-
ture. It is shown that this changing is the result of ad-
ditional resonance transitions between energy levels
the intensity of which increases with lowering tem-
perature.
PACS: 76.30.–v Electron paramagnetic resonance
and relaxation;
75.30.Gw Magnetic anisotropy.
Keywords: tetramer, EPR, energy spectrum, isotro-
pic and anisotropic exchange interaction.
Íèçêîòåìïåðàòóðíûé ñïåêòð ÝÏÐ êëàñòåðíîãî ìàãíåòèêà CENI
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1303
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7722 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:33:57Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кравчина, О.В. Каплиенко, А.И. Андерс, А.Г. Червинский, Д.А. Пашкевич, Ю.Г. Orendachova, A. Kajnakova, M. 2010-04-08T12:24:03Z 2010-04-08T12:24:03Z 2007 Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI / О.В. Кравчина, А.И. Каплиенко, А.Г. Андерс, Д.А. Червинский, Ю.Г. Пашкевич, А. Orendachova, M. Kajnakovа // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1298-1303. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 76.30.–v; 75.30.Gw https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7722 Проведен расчет энергетического спектра и резонансных переходов в спектре ЭПР для четырехузельного кластера с обменным взаимодействием ближайших соседей и диагональной связью. Проанализированы случаи изотропного и анизотропного обменных связей, во втором случае учтено взаимодействие Дзялошинского - Мория. Используя результаты расчетов, можно описать форму полосы ЭПР поглощения порошкового образца металлоорганического соединения CENI, которая претерпевает заметные изменения при изменении температуры. Показано, что эти изменения происходят из-за появления дополнительных межуровневых резонансных переходов, интенсивность которых возрастает при понижении температуры. Зроблено розрахунок енергетичного спектру та резонансних переходів у спектрі ЕПР для чотирьохвузельного кластеру з обмінною взаємодією найближчих сусідів та діагональним зв’язком. Проаналізовано випадки ізотропного та анізотропного обмінного зв’язків, у другому випадку враховано взаємодію Дзялошинського–Морія. Використовуючи результати розрахунків, можливо описати форму смуги ЕПР поглинання порошкового зразка металоорганічної сполуки CENI, яка зазнає суттєві зміни зі зміною температури. Показано, що ці зміни відбуваються внаслідок появи додаткових міжрівневих резонансних переходів, інтенсивність яких зростає при зниженні температури. The energy spectrum of the cluster and the resonance transitions in the EPR spectra for the tetramer with exchange interaction of nearest neighbors and diagonal coupling were calculated. The isotropic and anisotropic exchange interactions were analyzed. In the latter case the Dzjaloshynski–Moria interaction was included. The results of calculation can describe the shape of absorption EPR band of the powder sample of the metal-organic compound CENI. The shape of the band changes considerablegy with temperature. It is shown that this changing is the result of additional resonance transitions between energy levels the intensity of which increases with lowering temperature. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI The low-temperature EPR spectrum of the cluster magnet CENI Article published earlier |
| spellingShingle | Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI Кравчина, О.В. Каплиенко, А.И. Андерс, А.Г. Червинский, Д.А. Пашкевич, Ю.Г. Orendachova, A. Kajnakova, M. |
| title | Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI |
| title_alt | The low-temperature EPR spectrum of the cluster magnet CENI |
| title_full | Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI |
| title_fullStr | Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI |
| title_full_unstemmed | Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI |
| title_short | Низкотемпературный спектр ЭПР кластерного магнетика CENI |
| title_sort | низкотемпературный спектр эпр кластерного магнетика ceni |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7722 |
| work_keys_str_mv | AT kravčinaov nizkotemperaturnyispektréprklasternogomagnetikaceni AT kaplienkoai nizkotemperaturnyispektréprklasternogomagnetikaceni AT andersag nizkotemperaturnyispektréprklasternogomagnetikaceni AT červinskiida nizkotemperaturnyispektréprklasternogomagnetikaceni AT paškevičûg nizkotemperaturnyispektréprklasternogomagnetikaceni AT orendachovaa nizkotemperaturnyispektréprklasternogomagnetikaceni AT kajnakovam nizkotemperaturnyispektréprklasternogomagnetikaceni AT kravčinaov thelowtemperatureeprspectrumoftheclustermagnetceni AT kaplienkoai thelowtemperatureeprspectrumoftheclustermagnetceni AT andersag thelowtemperatureeprspectrumoftheclustermagnetceni AT červinskiida thelowtemperatureeprspectrumoftheclustermagnetceni AT paškevičûg thelowtemperatureeprspectrumoftheclustermagnetceni AT orendachovaa thelowtemperatureeprspectrumoftheclustermagnetceni AT kajnakovam thelowtemperatureeprspectrumoftheclustermagnetceni |