Physikalische Optimierung - Physik - Universität Regensburg

KAPITEL 1. GRUNDLAGEN DER SPINGLASPHYSIK 8
Abbildung 1.7: Magnetische Wechselfeldsuszeptibilität von EuxSr1−xS
er abhängig von der Frequenz und von der Konzentration der verwendeten Materialien.
Bei Spingläsern findet man also bei einer Temperatur Tf eine Spitze in der Suszeptibilität
χ, was auf einen Phasenübergang hindeutet. Die Wärmekapazität C hingegen
hat ein breites Maximum bei einer Temperatur, die über Tf liegt. Was geschieht also
bei der Temperatur Tf ?
Man vermutete zunächst einen Phasenübergang in eine antiferromagnetische Ordnung.
Eine plötzlich auftretende Ordnung müßte sich jedoch in der spezifischen Wärme
zeigen. Dem widerspricht aber die Tatsache, dass die spezifischen Wärme bei Tf streng
monoton ansteigt und erst oberhalb von Tf ein breites Maximum ausbildet. Zudem
zeigen Neutronen-Streuexperimente, dass sich keine periodische Ordnung bildet. Man
sieht also weder eine homogene Magnetisierung, noch eine antiferromagnetische Struktur.
Eine weitere wichtige Eigenschaft ist der Einfluß der Beobachtungszeit auf die Einfriertemperatur
der Spingläser. Beobachtet man EuxSr1−xS sehr lange, so kann sich
Tf um 20 % ändern. Dies zeigt, dass ein Spinglas nie zur Ruhe kommt. Es beinhaltet
ein sehr großes Spektrum von Relaxationszeiten, von der mikroskopischen Zeit 10 −12 s,
der Umklappzeit eines einzelnen Spins, bis hin zu vielen Jahren. Dieses Verhalten findet
man auch bei anderen ungeordneten Systemen, wie z.B. Gläsern, Polymeren oder
Keramiken. Unterhalb von Tf gibt es viele, in etwa gleichwertige Spinkonfigurationen.
Die experimentelle Durchführung bestimmt die eingenommenen Zustände.
Um den Mechanismus der langsamen Reaktion von Spingläsern auf Felder oder
andere Störungen zu verstehen, wurden Messungen der Magnetisierung gemacht. Im
thermischen Gleichgewicht ist die mittlere Magnetisierung M = 0. Kühlt man die Pro-