Выпуск 6, 2011
Магнитные и квадрупольные эффекты при кроссовере в сильном магнитном поле в редкоземельных тетрагональных соединениях
Магнитные и квадрупольные эффекты при кроссовере в сильном магнитном поле в редкоземельных тетрагональных соединениях
З.А. Казей, В.В.Снегирев
Обсуждаются аномалии магнитных и магнитоупругих свойств редкоземельных (РЗ) тетрагональных парамагнетиков со структурой циркона и шеелита, обусловленные взаимодействием уровней энергии (кроссовером) РЗ-иона в сильном магнитном поле до 400 кЭ. На примере HoPO$_4$ сравниваются особенности магнитных свойств для случая кроссовера со щелью и без щели в магнитном поле вдоль осей [100] и [110]. Аномалии линейной магнитострикции, обусловленные кроссовером в сильном магнитном поле, обсуждаются на примере DyPO$_4$. Показано, что расчеты в формализме кристаллического поля с использованием известных параметров взаимодействия и в предположении адиабатичности процесса намагничивания в импульсных полях дают адекватное описание магнитных и магнитоупругих аномалий и критических параметров кроссовера исследованных кристаллов. На примере HoVO$_4$ обсуждается аномальный магнитокалорический эффект вблизи кроссовера, при котором для начальной температуры $T_{\rm st}=4.2$ K кристалл при увеличении поля охлаждается до температур порядка 0.1 K. Отмечается, что скачкообразное изменение вклада квадрупольных взаимодействий в ряде кристаллов, обусловленное изменением квадрупольных моментов при кроссовере, можно рассматривать как аналог индуцированного квадрупольного перехода.
Показать АннотациюТемпературно-индуцированные метамагнитные переходы в интерметаллических соединениях RCo$_3$
Температурно-индуцированные метамагнитные переходы в интерметаллических соединениях RCo$_3$
В.Е. Родимин$^1$, И.Ю. Гайдукова$^1$, С.А. Грановский$^2$, А.С. Маркосян$^3$, А.Б. Петропавловский$^4$
Явление температурно-индуцированного зонного метамагнетизма, происходящее в нулевом внешнем поле, имеет ту же природу, что и широко исследуемые метамагнитные переходы, индуцированные магнитным полем (внешним либо внутренним). Температурно-индуцированный зонный метамагнетизм обнаружен в редкоземельных интерметаллидах RCo$_3$. Систематическое исследование серии RCo$_3$ дало возможность определить многие особенности этого явления и сформулировать критерии, позволяющие выявить такие переходы и в других магнитных материалах. В настоящей работе приводятся оригинальные результаты по изучению температурно-индуцированного метамагнетизма в замещенных соединениях RCo$_3$.
Показать АннотациюМагнитоупругие и эластокалорические эффекты в редкоземельных металлах, сплавах и соединениях в области магнитных фазовых переходов
Магнитоупругие и эластокалорические эффекты в редкоземельных металлах, сплавах и соединениях в области магнитных фазовых переходов
С.А. Никитин
В обзоре приводятся экспериментальные данные и их теоретическое обсуждение для объемной магнитострикции, спонтанной магнитострикции, изменения намагниченности под действием давления, а также для эластокалорического эффекта в редкоземельных металлах, сплавах и соединениях в области магнитных фазовых переходов. Объемная магнитострикция парапроцесса $\omega$ исследовалась вблизи температуры Кюри $\Theta$ как функция намагниченности и определялась из изменения намагниченности с давлением. Из этих данных была получена зависимость обменных интегралов от объема элементарной ячейки. Обнаружено, что в области магнитного фазового перехода в РЗ металлах и сплавах существует гигантская объемная магнитострикция и гигантский магнитоупругий эластокалорический эффект. Установлено, что в соединениях RCo$_2$ гигантская объемная магнитострикция обусловлена критическим возрастанием магнитного момента $3d$-подрешетки кобальта в магнитных полях выше критического при ${T>\Theta}$. Показано, что гигантская объемная магнитострикция в соединениях R$_2$Fe$_{17}$ вблизи $\Theta$ возникает из-за сильной деформационной зависимости обменного взаимодействия и ширины $3d$-электронной зоны.
Показать АннотациюТепловое расширение и релаксация магнитострикции в метастабильном состоянии ортоалюмината диспрозия
Тепловое расширение и релаксация магнитострикции в метастабильном состоянии ортоалюмината диспрозия
И.Б. Крынецкий
На монокристалле DyAlO$_3$, являющемся модельной системой обширного семейства редкоземельных оксидов со структурой искаженного перовскита, в области гелиевых температур проведены измерения теплового расширения и магнитострикции, обусловленной метамагнитными переходами в редкоземельной подсистеме. Обнаружено, что при ${T\cong2.18}$ К относительная деформация вдоль $b$-оси кристалла скачком изменяется на ${3.6\cdot10^{-5}}$. Природа аномалии связывается с возникновением метастабильного состояния магнитной подсистемы, реализуемого в условиях эксперимента. Исследована релаксация магнитострикции и показано, что она имеет экспоненциальный характер. Обсуждается возможный мезоскопический механизм термоактивационной и квантовой магнитной релаксации.
Показать АннотациюДиэлектрическая дисперсия ультратонких полимерных пленок Ленгмюра - Блоджетт
Диэлектрическая дисперсия ультратонких полимерных пленок Ленгмюра - Блоджетт
А.М. Лотонов$^1$, А.В. Воробьев$^1$, Н.Д. Гаврилова$^1$, К.А. Верховская$^2$, С.Г. Юдин$^2$
Исследования диэлектрической дисперсии были проведены для пленок сополимера поливинилиденфторида с трифторэтиленом П(ВДФ/ТрФЭ), полученных по технологии Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ), в области температур от ${-}$90 до ${+}$132$^0$C. Толщина исследованных пленок составляла ${\sim}$7 нм. Стеклование наблюдается в области температур ${-}40\div{-}50$$^0$C, что указывает на наличие аморфной фазы в ультратонких пленках ЛБ.
Показать АннотациюФизическая модель термически индуцированных процессов диффузии и фазообразования в слоистых системах с тремя изотопами двух элементов
Физическая модель термически индуцированных процессов диффузии и фазообразования в слоистых системах с тремя изотопами двух элементов
В.С. Русаков$^1$, И.А. Сухоруков$^1$, A.М. Жанкадамова$^2$, К.К. Кадыржанов$^2$
На основе сформулированных ранее физических принципов предложена математическая модель термически индуцированных процессов диффузии, фазообразования и стабилизации пространственно неоднородного структурно-фазового состояния в слоистых системах с тремя изотопами двух элементов. Осуществлена программная реализация модели, позволяющая количественно описывать кинетику этих процессов при произвольных режимах отжига. Получено хорошее соответствие результатов теоретических расчетов с результатами экспериментальных исследований с помощью методов мёссбауэровской спектроскопии и рентгенофазовой дифрактометрии слоистой системы $^{57}$Fe(0.07 мкм)-Ti(1 мкм)-Fe$_{0.96}$Ti$_{0.04}$(13 мкм)-$^{57}$Fe(0.07 мкм).
Показать АннотациюУровни размерного квантования валентной зоны и коэффициент оптического усиления в напряженных структурах $p$-AlGaAs/GaAsP/$n$-AlGaAs при одноосном сжатии
Уровни размерного квантования валентной зоны и коэффициент оптического усиления в напряженных структурах $p$-AlGaAs/GaAsP/$n$-AlGaAs при одноосном сжатии
Е.В. Богданов$^1$, Н.Б. Брандт$^1$, Н.Я. Минина$^1$, С.С. Широков$^2$
Проведен численный расчет зонной структуры, уровней размерного квантования и волновых функций в зоне проводимости и в валентной зоне напряженных гетероструктур n-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As/GaAs$_{y}$P$_{1-y}$/p-Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As (y = 0.84) при одноосном сжатии вдоль [110]. Расчет свидетельствует о сублинейном возрастании эффективной оп-тической щели в квантовой яме GaAs$_{0.84}$P$_{0.16}$, сильном смешивании состояний легких и тяжелых дырок и слиянии соответствующих основных состояний в квантовой яме валентной зоны при давлении 4.5-5 кбар. Расчет матричных элементов оператора электрон-фотонного взаимодействия для системы возможных межзонных переходов позволяет определить коэффициент оптического усиления для ТЕ- и ТМ-мод, возрастание которого в 2-4 раза при одноосном сжатии согласуется с опубликованными ранее экспериментальными данными о росте интенсивности электролюминесценции.
Показать АннотациюСтруктура и адсорбционные свойства аморфного линейно-цепочечного углерода
Структура и адсорбционные свойства аморфного линейно-цепочечного углерода
О.Ю. Нищак, Н.Ф. Савченко, В.В. Хвостов, М.Б. Гусева, А.Ф. Александров, С.М. Коржов
Представлены результаты исследования высокоэффективного углеродного адсорбента на основе линейно-цепочечного углерода методами инфракрасной спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния, рентгеновского микроанализа и рентгеновской дифракции. Изучена структура и свойства аморфного линейно-цепочечного углерода.
Показать АннотациюГраф подчинения сортов многогранников Дирихле-Вороного по принципу повышения симметрии
Граф подчинения сортов многогранников Дирихле-Вороного по принципу повышения симметрии
А.С. Поплавной, Р.И. Филиппов
Представлен метод построения ориентированного графа подчинения 24 сортов Делоне по принципу повышения симметрии. Данный метод позволяет найти симметрико-топологические зависимости между всеми 24 сортами.
Показать АннотациюВлияние ориентационного беспорядка на прыжковую проводимость органических неупорядоченных полупроводников
Влияние ориентационного беспорядка на прыжковую проводимость органических неупорядоченных полупроводников
В.А. Венедиктов, И.П. Звягин
Модель прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка обобщена на системы с протяженными узлами. Нахождение проводимости неупорядоченных полупроводников с цепочечной структурой сведено к решению задачи протекания в системе случайно расположенных в пространстве отрезков при наличии распределения по длинам и углам ориентации. Задача протекания решалась методом Монте-Карло и методом, основанным на критерии связей. Получены зависимости порога протекания, определяющего проводимость, от длины включений и степени их ориентационного упорядочения (<<текстуры>>). Показано, что проводимость экспоненциально возрастает с увеличением длин включений и убывает при ориентационном упорядочении системы.
Показать АннотациюОбобщенное приближение Карнахана-Старлинга для молекулярных систем с положительно определенным потенциалом взаимодействия между частицами
Обобщенное приближение Карнахана-Старлинга для молекулярных систем с положительно определенным потенциалом взаимодействия между частицами
П.Н. Николаев
Предложен новый способ получения хорошо известного уравнения Карнахана - Старлинга для систем твердых сфер, а также его обобщение на случай произвольного числа точно известных вириальных коэффициентов. Показана эффективность данного метода для построения статистической термодинамики системы мягких сфер, где найдены аналитическое выражение для свободной энергии и уравнения состояния, хорошо согласующиеся с данными машинного эксперимента. Рассмотренный подход обобщен на системы с положительно определенным потенциалом взаимодействия между частицами.
Показать АннотациюСмешанные конечные элементы для анализа вещественных и комплексных мод цилиндрических волноводов
Смешанные конечные элементы для анализа вещественных и комплексных мод цилиндрических волноводов
А.Л. Делицын, С.И. Круглов
Рассмотрено применение метода смешанных конечных элементов для анализа дисперсионных кривых цилиндрических волноводов с градиентным заполнением. Приведены результаты тестирования алгоритма и расчетов систем с переменным показателем преломления. Продемонстрировано возникновение комплексных волн в слоистых волноводах.
Показать АннотациюИсследование плазмонных резонансов локальных структур на основе метода дискретных источников
Исследование плазмонных резонансов локальных структур на основе метода дискретных источников
Н.В. Гришина$^1$, Ю.А. Еремин$^2$, А.Г. Свешников$^1$
Предложена и реализована модификация метода дискретных источников, позволяющая проводить эффективный численный анализ плазмонных резонансов локальных структур. Численный алгоритм дает возможность вычислять ближнее поле с высокой степенью точности и отслеживать резонансы, при которых интенсивность ближнего поля возрастает на несколько порядков.
Показать АннотациюОпределение характерных масштабов турбулентности с использованием расходящегося лазерного пучка
Определение характерных масштабов турбулентности с использованием расходящегося лазерного пучка
М.С. Андреева$^1$, А.В. Корябин$^2$, В.А. Куликов$^1$, В.И. Шмальгаузен$^1$
Метод оценки параметров турбулентности, развитый ранее для коллимированного лазерного пучка, применен к случаю расходящегося пучка. Проведенная оценка основана на анализе корреляционных функций коэффициентов разложения Цернике фазы. Сделан вывод о применимости метода для оценки внутреннего масштаба в эксперименте с расходящимся пучком. В случае изотропной турбулентности возможна также оценка внешнего масштаба, проводимая по корреляционным функциям низших мод.
Показать АннотациюПрименение функций Хаара с циклическим сдвигом для поиска космических струн
Применение функций Хаара с циклическим сдвигом для поиска космических струн
О.С. Сажина
Космические струны - предсказываемые теорией одномерные структуры космологических масштабов, поиск которых активно ведется последние годы с помощью оптических и радионаблюдений. Один из наиболее перспективных методов поиска таких объектов - анализ структуры анизотропии реликтового излучения, которая может быть генерирована космическими струнами. Для такой задачи авторами был предложен метод разложения сигнала по модифицированным функциям Хаара, а именно обладающих циклическим сдвигом. Однако для корректного использования системы таких функций необходимо доказательство ее полноты и ортонормальности, чему и посвящена предлагаемая статья.
Показать АннотациюСпектрометрический метод обнаружения экзопланет как еще один тест для проверки инвариантности скорости света
Спектрометрический метод обнаружения экзопланет как еще один тест для проверки инвариантности скорости света
Б.Р. Мушаилов, В.С. Теплицкая
Рассмотрено гипотетическое влияние непостоянства скорости света, обусловленного параметрами движения источника излучения, на результаты спектрометрических измерений звезд в рамках программы поиска экзопланет. Проведен учет ускорений звезд относительно барицентра системы звезда-планеты. Показано, что зависимость скорости света от барицентрической лучевой скорости и компоненты барицентрического лучевого ускорения звезд должна приводить к существенному увеличению (вплоть до порядка величины) больших полуосей орбит обнаруживаемых кандидатов в экзопланеты. Следовательно, корректное сопоставление спектрального метода с другими известными современными методами обнаружения экзопланет позволяет расценивать полученные в настоящей статье результаты как надежный тест для проверки инвариантности скорости света.
Показать АннотациюПалеоинформативность естественной остаточной намагниченности некоторых траппов Якутии
Палеоинформативность естественной остаточной намагниченности некоторых траппов Якутии
Ж.Р. Мбеле, В.И. Максимочкин, В.И. Трухин
Исследована возможность определения направления и величины древнего геомагнитного поля $(\textbf{H}_{\rm an})$ по естественной остаточной намагниченности ($\textbf{I}_n$) девяти ориентированных образцов траппов Мало-Ботуобинского района Якутии возрастом 260 млн лет. Наклонение $\textbf{I}_n$ пяти образцов (Пи-10, К-4, К-6, 315-13, Ки-2) было отрицательным, на четырех образцах (\No334-5, 331-2, 315-11, 299-2) - положительным, т.е. совпадало с полярностью современного геомагнитного поля в этом районе. Ферримагнитная составляющая образцов с обратной полярностью $\textbf{I}_n$ оказалась довольно разнообразной: были выявлены образцы К-4 и К-6 с низкими точками Кюри ($T_c\approx200^{\circ}$C) ферримагнитной фазы, образец Kи-2 содержал однофазно-окисленный титаномагнетит с $T_c\approx310^{\circ}$C, образец Пи-10 с $T_c=540^{\circ}$C.Сделан вывод, что первичная остаточная намагниченность первых двух образцов образовалась в поле обратной полярности. Эти образцы также могут использоваться для определения палеонапряженности ГМП. Свойства траппов, содержащих однофазно-окисленный титаномагнетит (обр. Kи-2) и распавшийся титаномагнетит (обр. Пи-10), требуют дополнительных исследований. На образцах с положительной полярностью $\textbf{I}_n$ обнаружено явление самообращения при терморазмагничивании естественной остаточной намагниченности, обусловленной, вероятно, наличием в ферримагнитных зернах структур распада титаномагнетита. Палеоинформативность $\textbf{I}_n$ этих образцов вызывает сомнение.
Показать АннотациюРассеяние звука на турбулентных флуктуациях давления и энтропии
Рассеяние звука на турбулентных флуктуациях давления и энтропии
Е.В. Юшков, В.П. Юшков
Проанализирована широко известная формула Татарского, описывающая рассеяние звуковых волн в турбулентной атмосфере. Показано, что если основой для разделения акустических и турбулентных флуктуаций является адиабатичность первых и несжимаемость вторых, то эти посылки приводят к появлению добавочных членов в классической формуле, возможно, небольших в инерционном интервале турбулентности. Показано также, как изменяется формула Обухова, описывающая связь турбулентных флуктуаций давления и скоростей в сжимаемой атмосфере, и к чему приводит независимость флуктуаций потенциальной и термодинамической температур. По аналогии с формулой для мелкомасштабных изотропных флуктуаций температуры, также выведенной А.М. Обуховым, выведена формула для флуктуаций энтропии и потенциальной плотности - функции энтропии, описывающей пространственное распределение плотности вероятности распределения идентичных <<частиц жидкости>> при турбулентном перемешивании.
Показать АннотациюДинамика внешнего радиационного пояса Земли в ноябре 2009 г. по данным экспериментов, проводившихся на ИСЗ «КОРОНАС-Фотон» и «МЕТЕОР-М №1»
Динамика внешнего радиационного пояса Земли в ноябре 2009 г. по данным экспериментов, проводившихся на ИСЗ «КОРОНАС-Фотон» и «МЕТЕОР-М №1»
В.О. Баринова, А.В. Богомолов, В.В. Калегаев, И.Н. Мягкова, М.И. Панасюк, Д.А. Парунакян, И.А. Рубинштейн, М.О. Рязанцева, Л.И. Старостин
По данным одновременных экспериментов, проводившихся в ноябре 2009 г. на борту ИСЗ <<КОРОНАС-Фотон>> и ИСЗ <<Метеор-М No1>>, прослежена динамика внешнего радиационного пояса Земли на высотах 500-830 км во время малых геомагнитных возмущений. На основании анализа вариаций положения высокоширотной границы области захвата в магнитосфере Земли получена среднестатистическая форма высокоширотной границы внешнего радиационного пояса, характерная для спокойной магнитосферы.
Показать АннотациюМатематическое моделирование цилиндрического волновода с деформацией боковой поверхности
Математическое моделирование цилиндрического волновода с деформацией боковой поверхности
А.Н. Боголюбов, А.И. Ерохин, И.Е. Могилевский
Рассмотрена математическая модель волновода переменного поперечного сечения с входящими углами. Исследовано влияние входящих углов на модовую структуру поля волновода.
Показать АннотациюНейтронная астрономия: возможное новое направление
Нейтронная астрономия: возможное новое направление
Д.М. Подорожный, А.Н. Турундаевский
Предлагается новый способ изучения диффузного вещества в космическом пространстве, основанный на регистрации нейтронов высоких энергий. В основе предлагаемого подхода лежит то обстоятельство, что пробег нейтронов высоких (сотни ГэВ) энергий сопоставим с расстоянием до пояса Койпера. При этом фон нейтронов из-за пределов Солнечной системы (при данных энергиях) исключен благодаря распаду. Показано, что при использовании данных о плотности газопылевой компоненты, полученных при анализе траекторий АМС, ожидаемый поток высокоэнергичных нейтронов может быть зарегистрирован с помощью перспективной аппаратуры.
Показать АннотациюОсновные периодичности движения Солнца относительно центра масс Солнечной системы и солнечная активность
Основные периодичности движения Солнца относительно центра масс Солнечной системы и солнечная активность
В.П. Охлопков
Исследованы динамические параметры движения Солнца относительно центра масс Солнечной системы - расстояние центра Солнца относительно центра масс, угловой момент Солнца и его изменение. Рассчитаны частотные спектры этих параметров и чисел Вольфа, выявлены основные спектральные составляющие. Показано, что периодичность 178.8 года не является главенствующей в динамических параметрах движения Солнца, а в этом диапазоне частот главенствует периодичность 169 лет, связанная с влиянием Нептуна. Показано совпадение периодичностей в числах Вольфа и динамических параметрах движения Солнца. Указаны причины всех составляющих частотного спектра.
Показать Аннотацию