СПИНОВЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ВЫСОКОПОЛЕВЫХ ФАЗАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМАГНЕТИКОВ Текст научной статьи по специальности «Физика»

СПИНОВЫЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ВЫСОКОПОЛЕВЫХ ФАЗАХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМАГНЕТИКОВ

Глазков В. Н.1

1Институт физических проблем им. П.Л.Капицы РАН, Москва, Россия, glaz-

kov@kapitza.ras. ru

Особенности устройства микроскопических взаимодействий в некоторых спиновых системах (например, образование димеров) приводят к сохранению парамагнитного состояния вплоть до самых температур T<<0cw. При наличии щели А в спектре возбуждений такой низкотемпературный парамагнетик в малых полях останется в неупорядоченном состоянии вплоть до T=0. Магнитное поле расщепляет спиновые подуровни триплетных возбуждений, и в сильных магнитных полях между полем закрытия спиновой щели Hci и полем насыщения Hc2 возможно появление новых упорядоченных или разупорядоченных фаз.

В квазиодномерном магнетике DTN при низких температурах в интервале Hci<H<Hc2 возникает антиферромагнитный порядок. Опыты по спектроскопии магнитного резонанса обнаружили при этом появление низкочастотных мод спиновых возбуждений, возникающих при небольшом (~30) подкосе образца [1]. В магнетике типа "спиновая лестница" BPCB при Hci<H<Hc2 упорядочение не возникает, но наблюдается необычный тип магнитного резонанса с щелевой зависимостью f(H) и нетипичным для ионов меди эффективным g-фактором g~3 [2].

Если спиновая система состоит из слабо связанных подсистем с немагнитным основным состоянием и магнитными возбуждениями (в случае DTN это ионы Ni2+ со спином S=1 в кристаллическом поле, а в случае BPCB - димеры ионов Cu2+), то в окрестности поля Ho~A/(gp,B) пересекаются два энергетических подуровня, и для описания низкоэнергетических свойств спиновой системы можно спроецировать исходный гамильтониан на эти подуровни. Такой подход приводит к эквивалентной модели цепочек псевдоспинов T=1/2 с сильно анизотропным спин-спиновым взаимодействием XY-типа, которые находятся в эффективном поле H-Ho [2,3].

В случае магнетика DTN межцепочечное взаимодействие приводит к тому, что псевдоспиновая модель эквивалентна трёхмерному антиферромагнетику с сильной анизотропией легкоплоскостного типа. Это соответствует наблюдаемой картине магнитного резонанса и позволяет получить её количественное описание [3]. В случае магнетика типа "спиновая лестница" BPCB межлестничные взаимодействия практически отсутствуют, но имеется взаимодействие Дзялошинского-Мория между спинами. При переходе к псевдоспиновому описанию взаимодействие Дзялошинско-го-Мория выделяет одно из направлений в плоскости XY, что приводит к одномерной изинговской модели с щелевыми возбуждениями. Однако оказывается, что ЭПР-активными оказываются не возбуждения традиционного спин-волнового типа, а со-литонные возбуждения цепочки псевдоспинов, зависимость частоты которых от поля полностью соответствует наблюдаемой [2].

Работа поддержана грантом РНФ 22-12-00259.

Литература

1. T.Soldatov et al. // Phys. Rev. B 101, 104410 (2020).

2. Yu.Krasnikova et al. // Phys. Rev. Lett. 125, 027204 (2020)

3. V.Glazkov // JETP Letters 112, 647 (2020)