Физический факультет
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
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 АннотациюЯвление 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 АннотациюВ 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 АннотациюНа 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 АннотациюИсследования 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 АннотациюНа 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 АннотациюПроведен 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 АннотациюПредставлены 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 АннотациюПредставлен метод построения ориентированного графа подчинения 24 сортов Делоне по принципу повышения симметрии. Данный метод позволяет найти симметрико-топологические зависимости между всеми 24 сортами.
Показать АннотациюМодель 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 АннотациюПредложен 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 АннотациюРассмотрено 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 АннотациюПредложена 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 АннотациюМетод 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 АннотациюКосмические 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 АннотациюРассмотрено 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 АннотациюИсследована 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 АннотациюПроанализирована 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 АннотациюПо 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 АннотациюРассмотрена математическая модель волновода переменного поперечного сечения с входящими углами. Исследовано влияние входящих углов на модовую структуру поля волновода.
Показать АннотациюПредлагается 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 АннотациюИсследованы 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