У многих сложных соединений, таких как перовскиты,
температурная кривая намагниченности обладает
гистерезисной петлей. Существуют материалы
с направлением обхода этой петли по часовой и против часовой стрелки
при циклическом охлаждении и нагревании,
однако для каждого материала это направление считалось фиксированным.
В недавней работе группа корейских ученых продемонстрировало
вещество, в котором направление обхода петли может
меняться в зависимости от внешних условий.
|

Рис.1 Гистерезисная петля намагничивания ферромагнетика.
|
Гистерезис, в широком смысле слова, возникает тогда,
когда система "помнит" свое прошлое. Примером может
служить известная кривая намагниченности ферромагнитного образца
(Рис.1). Если мы намагнитили образец, то перемагнитить
его уже не так просто. В результате если мы будем
воздействовать на образец переменным магнитным полем B,
магнитный момент M образца будет описывать характерную петлю
на плоскости M-B.
Ясно, что направление обхода петли при перемагничивании
на данной конкретной диаграмме фиксировано, что связано
с требованием положительности работы, затрачиваемой на перемагничивание.
Однако для гистерезисных петель другого сорта такое требование
отпадает.
В работе [J.Dho, W.S.Kim, N.H.Hur, Phys.Rev.Lett. 87, 187201 (2001)]
исследовалась зависимость намагниченности и сопротивления образца
(которое также меняется под действием магнитного поля)
от температуры в соединении
La1-xSrxMnO3 в области x>0.5.
Такие соединения демонстрируют переход из ферромагнитного
в антиферромагнитное состояние при понижении температуры,
и переход этот сопровождается гистерезисной петлей.
Результаты исследования показаны на Рис.2.
На двух верхних графиках показаны кривые магнитного момента
при изменении температуры. Левый график отвечает значению x=0.53,
правый x=0.58. Оба графика были получены при внешнем магнитном
поле B=0.5 Тесла. Видно, что в обоих случаях имеет место гистерезис,
причем с одинаковым направлением обхода против часовой
стрелки.
|

Рис.2 Температурный гистерезис магнитного момента (a), (b)
и удельного сопротивления (c), (d) для двух значений концентрации
примесей.
|
На нижней паре графиков показана зависимость сопротивления
от температуры при тех же значениях x, но в разных магнитных полях.
Здесь мы видим сразу два новых эффекта.
Во-первых, в отсутствии поля направление обхода петли меняется
при переходе через критическую концентрацию примесей x=0.58.
Во-вторых, при x=0.58 направление обхода меняется вновь, если
мы приложим достаточно сильное магнитное поле.
Оба этих эффекта свидетельствуют о том, что проводимость
исследуемого перовскита определяется двумя сосуществующими
и конкурирующими механизмами. Авторы работы
идентифицировали эти механизмы как трехмерная ферромагнитная
проводимость и двумерная (в пределах Mn-O плоскостей)
проводимость антиферромагнитной фазы.
Игорь Иванов