Physikalische Optimierung - Physik - Universität Regensburg

KAPITEL 1. GRUNDLAGEN DER SPINGLASPHYSIK 9
Abbildung 1.8: Wärmekapazität und Suszeptibilität für verschiedene Magnetfeldstärken
be ohne magnetisches Feld ab (Zero Field Cooling), schaltet man dann ein äußeres
Feld ein und kurz danach wieder aus, dann bleibt die Probe magnetisiert (IRM). Das
gleiche passiert, wenn man die Probe in einem Magnetfeld abkühlt (Field Cooling)
und erst nach dem Abkühlen das Feld abschaltet (TRM). Die Magnetisierung klingt
nur sehr langsam wieder ab. Diese remanente Magnetisierung hängt ab von dem
vorher angelegten Feld, der Temperatur, der Anschaltzeit und der Abkühlrate. Ihre
Existenz zeigt, dass das Spinglas viele stabile Zustände hat. Das ist wohl der wichtigste
Unterschied zwischen den ungeordneten Materialien und den reinen Kristallen. Die remanente
Magnetisierung ist in Abbildung 1.9 links dargestellt; die Computersimulation
rechts davon macht die gute Übereinstimmung zwischen Experiment und theoretischen
Modellen deutlich.
Überblick
Die aufgezählten Phänomene werden mit den Frustrationseffekten im Spinglas verständlich.
Bei der Vielzahl von Materialien mit spinglasähnlichem Verhalten zeigt sich, dass
vor allem zwei Effekte entscheidend sind: Unordnung und Konkurrenz der positiven
und negativen Kopplungen. Dadurch entsteht die Frustration, die eine hochgradige
energetische Entartung des Systems bewirkt. Um nun die Eigenschaften von Spingläsern
verstehen zu können, wurden vereinfachte Modelle entwickelt, die sich auf die wesentlichen
Mechanismen konzentrieren. Auf diese Weise erhält man ein stark idealisiertes
Bild von einem Spinglas, das aber trotzdem alle entscheidenden physikalischen Aspekte
beinhaltet.