13_magnets_2018_may06 (1182307), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

39 из 4006.05.2018кислорода в кубической решётке приходятся два атома водорода. Атомы кислорода занимаютпозиции в центрах тетраэдров, а атомы водорода обеспечивают связь между атомамикислорода. При этом между каждой парой атомов кислорода может быть всего один атомводорода, что приводит к формированию «правила льда», эквивалентногосформулированному выше правилу «два внутрь, два наружу» для изинговского магнетика. Врамках одной молекулы воды (внутри одного тетраэдра) возможно C 24=6 расположенийатомов водорода. Вероятность того, что данная ориентация «разрешена» «правилом льда»можно оценить из тех соображений, что в соседней молекуле (соседнем тетраэдре) это2 /4=1 /2 и, следовательно, вероятностьнаправление свободно с вероятностьюдопустимости данной ориентации примерно(1/2)2=1/ 4 . Тогда полное числоконфигураций для N молекул (6×1 /4)N , что приводит к энтропии R ln (3 /2 ) наRln(3 /2) на атом водорода, остающейся и при нулевой температуре.

Такаямолекулу или2избыточная энтропия водяного льда экспериментально измерялась [25].Рисунок 19: Образование "монополя" при перевороте спина в "спиновом льде". Из статьи[24].Со «спиновым льдом» связана интересная возможность создать возбуждение, формальноэквивалентное магнитному монополю [26]. При перевороте одного из спинов, нарушающем«правило льда», в один из соседних тетраэдров «входит» три спиновых вектора, а «выходит»один, в другом, наоборот, «входит» один, а «выходит» три.

Если представить себе магнитныйдиполь (магнитный момент в узле решётки) как пару магнитных зарядов, то в основномсостоянии суммарный магнитный заряд каждого тетраэдра нулевой (по правилу «два внутрь— два наружу» в каждом тетраэдре присутствует по паре зарядов каждого знака), а приперевороте спина в соседних тетраэдрах возникнут суммарные ненулевые магнитные зарядыразных знаков.

Благодаря фрустрации решётки (обеспечивающей потерю корреляций иотсутствие порядка) эти «заряды» получают возможность передвигаться по кристаллу:перевернув спин в одном из узлов тетраэдра, содержащего «магнитный заряд», мы можемвосстановить «правило льда» на этом тетраэдре, но (конечно же) нарушить его наследующем. Полученное состояние будет иметь ту же энергию, что и исходное. Поэтому«магнитные заряды» оказываются свободными.стр.

40 из 4006.05.2018.

Характеристики

Список файлов лекций