Магнитный резонанс в коллективных парамагнетиках с щелевым спектром возбуждений
Глазков В.Н.

Поступила в редакцию: 28 Февраля 2020

DOI: 10.31857/S0044451020070068

PDF (2947.8K)

В некоторых магнетиках, несмотря на наличие сильного обменного взаимодействия между магнитными ионами, не возникает традиционного магнитного упорядочения, а формируется коллективное парамагнитное состояние. Если из-за особенностей архитектуры обменных связей основное состояние окажется синглетным и будет отделено от триплетных возбуждений щелью в энергетическом спектре, то такое состояние сохранится вплоть до T=0. Спиновая динамика коллективных парамагнетиков с щелевым спектром возбуждений (спин-щелевых магнетиков) при низких температурах может быть описана как поведение разреженного газа триплетных возбуждений. Приложение достаточно сильного магнитного поля может закрыть щель в спектре, что приводит к возникновению бесщелевого состояния спиновой жидкости или даже к необычному явлению формирования индуцированного полем антиферромагнетизма. Введение примесей в спин-щелевой магнетик приводит к формированию вблизи дефекта парамагнитного центра либо к возникновению случайно распределенных в решетке обменных связей. В этом обзоре представлены результаты исследования нескольких характерных представителей класса квантовых парамагнетиков с щелевым спектром возбуждений методом ЭПР-спектроскопии: квазидвумерного антиферромагнетика (C₄H₁₂N₂)Cu₂Cl₆ и квазиодномерных магнетиков типа «спиновая трубка» Cu₂Cl₄ • H₈C₄SO₂ и типа «спиновая лестница» (C₇H₁₀N)₂CuBr₄. Показано, что спектры электронного спинового резонанса позволяют найти общие черты в поведении этих систем: обнаружить и охарактеризовать тонкую структуру энергетических уровней триплетных возбуждений, обнаружить многочастичные процессы релаксации в газе триплетных возбуждений, наблюдать возбуждение спиновых волн в индуцированном полем антиферромагнитно-упорядоченном состоянии. При этом также наблюдаются и индивидуальные особенности различных систем.