Наукова періодика України Металлофизика и новейшие технологии


Мицек А. И. 
Кластерная модель жидкого или аморфного металла. Квантово-статистическая теория. Жидкость / А. И. Мицек // Металлофизика и новейшие технологии. - 2014. - Т. 36, № 11. - С. 1473-1496. - Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/MPhNT_2014_36_11_7
Квантово-статистическая теория аморфного металла (АМ) строится на примере Fe - B. Сделано предположение, что кластеры ближнего порядка Kj высокоспиновых (ВС) ионов Fe разделены полостями низкоспиновых (НС) ионов Fe, ковалентно связанных с катионами B<^>+. Амплитуды волновых функций НС ионов Fe (<$Exi sub 1>) и ионных состояний B<^>+ (<$Exi sub +>) рассчитаны в представлении многоэлектронных операторных спиноров (МЭОС) <$ED sub r sup 1> и PR. Вариационный принцип связывает величины <$Exi sub 1 (T)> и <$Exi sub + (T)>, спадающие с ростом температуры T << Tmin. Разрушение АМ-фазы (кристаллизация при <$ET~symbol О~T sub min ~-~0>) обусловлено энтропией B<^>0-атомов и связанной с ней теплоемкостью CV(T). Устойчивость АМ поддерживается энтропией флуктуаций химических связей (ФХС) катионов и зонных электронов. Часть электросопротивления (ЭС) создается механизмами захвата носителей тока ковалентными состояниями и ФХС. Она падает с ростом T. Рассеяние на "примесных" фононах дает растущую линейно с ростом T часть ЭС. Сочетание этих эффектов позволяет получить материал с постоянным (при изменении T) ЭС для T << Tmin.Жидкие (Ж) и аморфные (АМ) металлы представлены системой NM кластеров Kj из внутренних (v) и поверхностных (s) катионов. Kj разделены полостями (hj) с зонными электронами. Квантовая теория исходит из зонных (t) и кулоновских (Q) связей для непереходных металлов. В переходных Ж-металлах добавляются ковалентные связи (Г) и флуктуации химических связей (ФХС). Броуновское движение и коэффициент диффузии D(T) как функции температуры T связаны с энтропией S кластеров и зонных электронов. Включение S(NM) моделирует плавление. Температура этого перехода первого рода TL(Г, Q, t) интегрально выражается через энергии зонных квазичастиц <$E epsilon sub k> и ФХС. Постоянное магнитное поле В проявляет 3d-кластеры в непереходных Ж-металлах (Ga, Sn, ...). Переменное поле B(<$E omega>) на частотах <$E omega~symbol У~10 sup 3> разделяет (за счет скин-эффекта) поверхность и объем сплава. Легкие примеси (C, O,...), вступая в реакции в присутствии термических и электромагнитных полей, изменяют состав Ж-сплава и его спектры.Магнитоэлектрические свойства аморфных металлов (АМ) на основе Fe рассчитываются в модели кластеров Kj и в представлении многоэлектронных операторных спиноров. Флуктуации химических связей (ФХС) и микродиффузия модифицируют АМ. Волновая функция иона Fе слагается из волновых функций высокоспиновых (ВС, <$Exi sub 3), низкоспиновых (НС, <$Exi sub 1>) и зонных (fr) состояний в узле r. Их амплитуды <$Exi sub j>(T, В) зависят от температуры T и магнитного поля B. На примере системы Fe - B постулируем, что ферромагнитные (ФМ) кластеры <$Ealpha>-Fe взаимодействуют (A31 >> 0) через НС-ионы в полостях hj. Температура Кюри Tc(<$Exi sub j>) понижается также за счет A31 при антиферромагнитном (АФМ) обмене A11 << 0 для hj. Обменная жесткость D(T, <$Exi sub j>) ферромагнонов зависит от ФХС через <$Exi sub j>(Т). При |A11| >> A3333 стабильна АФМ-фаза с двумя ветвями антиферромагнонов: <$EE sub a ~symbol <149>~k,~E sub 0 ~symbol <64>~A sub 31> для квазиимпульсов k << << 1. Добавление Cr также стабилизирует АФМ-фазу за счёт обмена Cr - Cr (<$EA sub { nu nu } ~<<~0>). Вероятность метамагнитного (ММ) перехода АФМ <$Esymbol О> ФМ повышается микродиффузией. С ростом <$ET sub -> уменьшается число ближайших соседей Cr - Cr в полости hj, уменьшая <$EA sub { nu nu } ~<<~0> при T <$Esymbol О> TMM - 0. ММ-переходы либо при TMM, либо в поле BMM(T) при T << TMM сопровождаются гигантским магнитосопротивлением (ГМС) <$EDELTA R (T,~B)>; получено соотношение <$EDELTA R~symbol <149>~xi sub 1 sup 2 (T) s sub T sup 2 (B). Средний спин sT для НС-иона входит в "ФМ-дефект эффективной массы" <$EDELTA m sup * (T,~B)> при B <$Esymbol О> BMM. Четные ФМ-эффекты - ферромагнитная анизотропия (ФМА) и магнитострикция (ФМС) - обусловлены спин-орбитальной связью НС-Fe - B<^>+ в условиях деформации uij. Деформация uij при получении АМ-ленты или после термообработки наводит ФМА (<$EK sub u ~symbol Щ~0>). Ход магнитной восприимчивости <$Echi (B)> зависит от Ku и K1 внутри кластера.
  Повний текст PDF - 344.435 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

Цитованість авторів публікації:
  • Мицек А.

  • Бібліографічний опис для цитування:

    Мицек А. И. Кластерная модель жидкого или аморфного металла. Квантово-статистическая теория. Жидкость / А. И. Мицек // Металлофизика и новейшие технологии. - 2014. - Т. 36, № 11. - С. 1473-1496. - Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/MPhNT_2014_36_11_7.

      Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"
     
    Відділ інформаційно-комунікаційних технологій
    Пам`ятка користувача

    Всі права захищені © Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського