Неприменимость гипотез скейлинга к квазиодномерным магнитным материалам при низких температурах Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 621.318.1.001.5

М.Е. Шабунин, Е.В. Шабунина, В.Н. Удодов Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова

НЕПРИМЕНИМОСТЬ ГИПОТЕЗ СКЕЙЛИНГА К КВАЗИОДНОМЕРНЫМ МАГНИТНЫМ МАТЕРИАЛАМ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Исследования последних лет в области магнетизма в значительной мере концентрируются на изучении систем пониженной размерности, что обуславливается перспективами создания на их основе новых материалов с широкими функциональными возможностями для опто- и наноэлектроники, измерительной техники, информационных технологий, средств связи и пр. [1, 2]. Одномерные структуры получают или электрохимическим осаждением, или осаждением на ступенчатую поверхность с помощью литографических методов, либо резким охлаждением расплава во вращающейся жидкости [2]. Кроме того, существует класс квазиодномерных магнетиков (изинговские магнетики), которые можно описать в рамках одномерной модели Изинга [3].

В настоящей работе рассматривается изин-говская одномерная цепочка магнитных атомов, которая может быть моделью или магнитного кластера (например, на поверхности кристалла), или квазиодномерного магнетика [4]. Рассчитывались критические индексы фазового перехода из антиферромагнитной в ферромагнитную фазу. При моделировании использовалась безразмерная температура цепочки, выраженная в единицах J\/kB (где Jl -энергия взаимодействия ближайших соседних атомов, определяемая экспериментально; ^ -постоянная Больцмана).

По рассчитанным критическим индексам [4] для модели были проверены соотношения статического [5] и динамического [6] скейлин-га (определения индексов см. в работах [5, 6]):

vd = 2-а; (1)

У = zv, (2)

где V - индекс корреляционной длины; d -размерность пространства; а - критический индекс теплоемкости; У - кинетический критический индекс.

Гипотеза скейлинга заключается в том, что изменение пространственных размеров системы не влияет на значение критических индексов [5]. Из этой гипотезы следуют универсаль-

ные соотношения между критическими индексами (1), (2) и др.

Из общих соображений, для одномерной модели таких размеров (N = 11 узлов), отклонение одной части равенства от другой ожидалось порядка 20 %. Однако наблюдалось гораздо большее (в сотни раз) отклонение, увеличивающееся при низких температурах. Отклонение от предсказаний гипотез скейлинга (отношение одной части равенства к другой в формулах (1) и (2)) приведено ниже:

Безразмерная

температура... Т = 0,6 Т = 0,4 Т = 0,2 Т = 0,05 Динамический

скейлинг..............2,32 2,64 7,18 22,16

Статический

скейлинг..............5,99 33,79 163,10 -

Таким образом, гипотезы скейлинга неприменимы к малым низкоразмерным магнитным системам. Поведение времени релаксации и критических индексов также говорит об особенностях данных систем, совпадая с теоретическими представлениями (они сформулированы в основном для макротел) лишь в ряде случаев [4]. Итак, для наноструктурных материалов необходимо развитие новых теоретических подходов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. R u d e n k o A.N., M a z u r e n k o V.V., A n i s i m o v V.I., L i c h t e n s t e i n A.I. Weak ferromagnetism in Mn nanochains on the CuN surface // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. Р. 144418.

2. Ч е ч е н и н Н.Г. Лекции «Физика магнитных наноструктур» [Электронный ресурс]. - URL: http://danp.sinp.msu.ru/MagNanoS/ L12.pdf (дата обращения 02.12.13).

3. А л е к с а н д р о в К.С., Ф е д о с е е в а Н.В., С п е в а к о в а И.П. Магнитные фазовые переходы в галоидных кристаллах. -Новосибирск: Наука, 1983. - 192 с.

4. Г а л и ч и н а Е.В., С п и р и н Д.В., У д о д о в В.Н. Кинетические критиче-

ские индексы квазиодномерного изингов-ского магнетика. Деп. в ВИНИТИ Рег. №°114-В2011 от 11.03.2011 г. - 22 с.

5. Л а н д а у Л.Д., Л и ф ш и ц Е.М. Теоретическая физика. В 10 т. Т. V. Статистическая физика. Ч. I- М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2002. - 616 с.

6. Л а н д а у Л.Д., Л и ф ш и ц Е.М. Теоретическая физика. В 10 т. Т. Х. Физическая кинетика. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 536 с.

© 2013 г. М.Е. Шабунин, Е.В. Шабунина,

В.Н. Удодов Поступила 26 ноября 2013 г.

УКД 621.785:669.1.08.29

О.В. Олесюк1, Д.А. Романов1, Е.А. Будовских1, С.В. Коновалов1, В.Е. Громов1,

Ю. Ф. Иванов 2 3, А.Д. Тересов2

1Сибирский государственный индустриальный университет

2

Институт сильноточной электроники СО РАН (г. Томск)

3

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

СТРУКТУРА ПОКРЫТИЙ, СФОРМИРОВАННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО НАПЫЛЕНИЯ, ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ

ОБРАБОТКИ

Цель настоящей работы заключалась в анализе дефектной субструктуры модифицированных высокоинтенсивным электронным пучком электровзрывных композиционных покрытий, сформированных на поверхности меди.

Электровзрывное напыление покрытий проводили на модернизированной электровзрывной установке ЭВУ 60/10М [1]. Покрытия наносили на медные электрические контакты командоконтроллера ККТ 61, площадь контактов 1,5 см2. Режим термосилового воздействия на облучаемую поверхность задавали выбором зарядного напряжения емкостного накопителя энергии установки, по которому рассчитывали поглощаемую плотность мощности. Электровзрывное напыление проводили с использованием композиционного электрически взрываемого проводника [1] для нанесения покрытий. В настоящей работе взрываемый проводник представлял собой двуслойную медную фольгу с заключенной в ней навеской порошков молибдена или молибдена и графита, вольфрама или вольфрама и графита, диборида титана. Поглощаемая плотность мощности при напылении составляла 4,1 ГВт/м2, диаметр медного сопла - 20 мм, расстояние образца от среза сопла - 20 мм. Масса порошков молибдена, вольфрама и диборида титана составляла 272 мг каждого, графита - 27 мг, меди - 238 мг.

Модифицирование поверхности электровзрывных покрытий осуществляли высокоинтенсивным электронным пучком, позволяющим переплавлять поверхностный слой толщиной до 50 мкм с последующим высокоскоростным охлаждением за счет отвода тепла в объем материала. Использовали установку «СОЛО» Института сильноточной электроники Сибирского отделения РАН [2]. Режимы электронно-пучковой обработки покрытий представлены ниже:

Состав Es, t, N,

покрытия Дж/см2 мкс имп.

Mo - Cu 60 100 10

Mo - С - Cu 60 200 20

W - Cu 60 100 10

W - С - Cu 60 200 20

TiB2 - Cu 60 200 20

П р и м е ч а н и е: ES - плотность энергии пучка электронов; t и N - длительность и количество импульсов.

Исследование морфологии структуры модифицированного слоя осуществляли методами сканирующей электронной микроскопии с использованием электронного микроскопа Carl Zeiss EVO50. Анализ фазового состава и дефектной субструктуры поверхностного слоя