CC BY
9
ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА УДК 539.172
О САМООРГАНИЗАЦИИ МАГНИТНЫХ МОМЕНТОВ АТОМОВ ПОСЛЕ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
A.C. Илюшин, A.A. Опаленко
(.кафедра физики твердого тела) E-mail: [email protected]
Предпринята попытка обнаружения объявленного С. К. Годовижовым [1, 2, 5, 6] явления самоорганизации атомных магнитных моментов в редкоземельных ферри-магнетижах типа TbFe2. Тщательное эжспериментальное исследование и жритичесжий анализ данных, полученных в работах [1, 2, 5, 6], пожазали, что сделанный их авторами вывод об отжрытии самоорганизации магнитных моментов атомов не поджреплен надежными эжспериментальными результатами и относится ж разряду артефажтов.
В работах [1, 2] было обнаружено явление самоорганизации магнитных моментов атомов железа в интерметалличееком соединении Tbo.sYo.2Fe2. Измерения проводились методом мёссбауэровской спектроскопии на ядрах 57 Ее на порошковых образцах, подвергнутых воздействию кратковременного импульса электрического поля с напряжением 16-18 кВ. После воздействия были обнаружены автоколебания упорядоченной магнитной структуры, проявляющиеся в осцилляции параметров мёеебау-эровских спектров в течение длительного времени (50 дней).
Это явление представляет значительный научный интерес, так как относится к категории фундаментальных проблем физики конденсированного состояния вещества. В связи с этим в настоящей работе предпринята попытка аналогичных измерений на подобных сплавах. Мёссбауэровские измерения были выполнены на образцах двух сплавов ТЬ о.б5 Уо.з5 Ре 2 и Tbo.5Hoo.5Fe2. Рентгенофазовый анализ показал, что оба сплава изотипны кубической фазе Лавеса С15, но сплав Tbo.5Hoo.5Fe2 однофазен, тогда как сплав Tbo.65Yo.35 Ре2 кроме основной фазы содержит примесь второй фазы типа ТЬЕез.
Поглотители изготавливались путем осаждения порошка из смеси спирта с клеем на алюминиевую фольгу, на пленку ПВХ, а также распылением порошка на клейкую ленту-скотч.
Электрическое поле от выпрямителя рентгеновского аппарата УРС-0.02 при напряжении 18-20 кВ прикладывалось к образцу, помещенному между пластинами плоского конденсатора, расстояние между которыми составляло 0.3 мм, и затем быстро сбрасывалось до нуля.
Мы провели длительный цикл измерений, нанося электрические «удары» и измеряя каждый образец
по две недели. Мёссбауэровские спектры сплавов представлены на рис. 1, 2. Они демонстрируют достаточно сложную сверхтонкую структуру, свидетельствующую о наличии в спектрах по крайней мере двух зеемановских секстетов. Известно [3, 4], что в сплавах Tb^Yi_^Fe2 и Tb^Hoi_^Fe2 во всей области составов 0 < х < 1 ось легкого намагничивания (ОЛН) при комнатной температуре направлена вдоль оси [111]. Поэтому при математической обработке спектров использовалась модель двух секстетов, при этом варьировались общая ширина линий двух секстетов и отношение интенеив-ностей компонент в секстете, а также изомерные сдвиги, величины магнитных полей и электрических квадрупольных расщеплений. В результате было установлено, что ширина линии для сплава Tbo.65Yo.35Fe2 сохраняет изо дня в день значение 0.31 ±0.01 мм/с, а для сплава Tbo.5Hoo.5Fe2 — 0.27 ±0.01 мм/с. Отношение интенсивностей компонент в секстете для первого сплава получается равным 3:2.1:1.3, а для второго сплава близко к классическому 3:2:1. Отношение интенсивностей (площадей) двух секстетов в течение всего времени измерения остается постоянным в пределах экспериментальной ошибки, для сплава Tbo.5Hoo.5Fe2 составляет 3.0 ±0.2, как и должно быть в этом кубическом сплаве, и для сплава Tbo.65 Yo.3sFe2, имеющего примесь второй фазы, составляет 3.6 ±0.2.
На основании выполненных измерений было установлено, что никаких осцилляций параметров мёссбауэровских спектров после моментального электрического воздействия в этих сплавах не наблюдается. В связи с этим мы попытались проанализировать с методической точки зрения экспериментальные результаты, приведенные в [1, 2]. Поскольку обе работы используют один и тот же
Ы, 105 имп
-4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0
1/, мм/с
Рис. 1. Спектр сплава ТЬо.65^о.з5• а — в исходном состоянии (до «удара»), б — 1-й день после приложения 20 кВ, (в) - 2-й день, г — 3-й день
ЛГ, 105 имп
-4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0
1/, мм/с
Рис. 2. Спектр сплава ТЬ 0.5 Но 0.5 Ре 2: а — в исходном состоянии, б — после приложения напряжения 18 кВ, в — после приложения напряжения 20 кВ
экспериментальный результат, обратимся к работе [1].
К сожалению, авторы не приводят полученные ими мёссбауэровские спектры, когда можно было бы визуально убедиться в происшедшей с ними трансформации, нет и данных о величине резонансного поглощения и статистической точности измерения. В приведенной авторами временной зависимости параметров мёссбауэровских спектров точность определения осцилляции отношения ин-тенсивностей невелика, так же как и для величин
1 -
О Ь-X-X-,-X-X-X-X-X
О 10 20 30 40 50 60 70 80
Сутки
Рис. 3. Отношение интенсивностей двух секстетов из работы [6]: а — сплав ТЬРе^дКео.ь б — сплав ТЬРе2, в — рис. 3,а приведен к масштабу рис. 3,6
сверхтонкого поля и квадрупольного расщепления для малоинтенсивного секстета. Отметим попутно, что и какая-либо корреляция между изменениями на этих кривых по большей части отсутствует. И наконец, нет данных по ширинам линий, которые наравне с интенсивностью и определяют площади секстетов.
На основании вышеизложенного можно заключить, что в этих работах обработка мёссбауэровских спектров проведена некорректно, в особенности при выявлении секстета с меньшей интенсивностью. В силу этого основное заключение авторов работы [1, 2] об обнаружении осцилляций выглядит неубедительным.
В пользу такого вывода свидетельствует и результат работы [5]. Там также была допущена аналогичная методическая ошибка — спектры были измерены с недостаточной статистической точностью: величина резонансного поглощения составляла при статистической ошибке ~0.1%. Анало-
гичное замечание можно адресовать и к работе [6]. На рис. 3 мы приводим результаты из этой работы для сплавов TbFei gReo.i и TbFe2, «активированных» импульсным электрическим полем.
Автор находит для первого сплава колебания с периодичностью 5-6 и 10-12 дней, а у второго сплава — чистого (без примесей) TbFe2 — «никаких колебательных процессов не наблюдается». Если представить результаты рис. 3, а в том же масштабе, что и рис. 3, б, то становится очевидным, что на рис. 3, в результаты выглядят аналогично тем, что на рис. 3, б. Практически все осцилляции лежат в полосе экспериментальных погрешностей.
Кроме того, в работе [6] ничего не говорится о фазовом составе сплава TbFeigReo.i и о его атомно-кристаллической структуре. Автор как бы априори считает, что этот сплав также однофазен и изотипен кубической фазе Лавеса типа С15. Однако известно, что приготовить такой сплав очень трудно, если вообще возможно. Интерметал-лид TbFe2 образуется по перитектической реакции при Т = 1187 °С, a TbRe2 - при Т = 2450 °С. Чистый рений плавится при Т = 3186°С. Методика же приготовления тройных сплавов весьма сложна. В этой связи вопрос о фазовом составе сплава TbFei gReo.i является первостепенным. Вероятнее всего автор имел дело с неоднофазным образцом, и используемый автором подход к анализу спектров, исходя из двух секстетов, явно неправилен.
В итоге приходится констатировать, что сделанный авторами [1, 2, 5, 6] вывод об открытии самоорганизации магнитных моментов атомов не подкреплен надежными экспериментальными результатами и относится к разряду артефактов.
Литература
1. Годовиков С.К., Петухов В.П., Перфильев Ю.Д., Фи-ров А.И. // ФТТ. 2000. 42, № 6. С. 1073.
2. Годовиков С.К., Перфильев Ю.Д., Петухов В.П. // Изв. РАН. Сер. физ. 1999. 63, № 7. С. 1416.
3. Илюшин A.C., Кириличева Л.А., Перов А.П. // Изв. вузов. Сер. физ. 1983. № 1. С. 126.
4. Williams СМ., Koon N.C. // Solid State Commun. 1978. 27. P. 81.
5. Годовиков С.К., Опаленко A.A. // Вестн. Моск. ун-та. Физ. Астрон. 2001. № 1. С. 63.
6. Годовиков С.К. Н Изв. РАН. Сер. физ. 2003. 67, № 7. С. 1000.
Поступила в редакцию 07.11.05
