Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

cząstek. Mogą one modyfikować barierę energetyczną, z którą związany jest czas relaksacji
cząstek, jak równieŜ prowadzić do powstania w niskich temperaturach kolektywnego stanu
układu z oznakami zachowania magnetycznego typu szkła spinowego [44–48, 52–55].
Oddziaływania dipolowe w układzie nieuporządkowanym, w którym zarówno połoŜenia
cząstek jak i orientacja ich momentów magnetycznych są przypadkowe, prowadzą do
sprzęŜeń zarówno o charakterze ferromagnetycznym jak i antyferromagnetycznym. Stanowi
to źródło frustracji magnetycznej oraz niekolinearnych struktur spinowych i prowadzi do
efektów zamraŜania typu szkła spinowego / klasterowego w niskich temperaturach [43, 45,
55].
Badania wpływu oddziaływań dipolowych na temperaturę blokowania drobnych
cząstek ujawniły dwa przeciwne trendy, mianowicie - spadek [49] oraz wzrost [42, 44, 50]
wartości T B wraz ze wzrostem siły tych oddziaływań (tj. rosnącą koncentracją cząstek
w próbce oraz zmniejszeniem ich wzajemnej odległości). Próbę wytłumaczenia tej
sprzeczności podjął Mørup [41], który zasugerował, Ŝe moŜe ona wynikać z istnienia dwóch
róŜnych reŜimów magnetycznych, odpowiednio dla słabych oraz silnych oddziaływań
cząstek. Dla oddziaływań słabych, temperatura blokowania sygnalizować moŜe przejście
cząstek od wysokotemperaturowego stanu superparamagnetycznego do stanu zablokowanego
w niskich temperaturach i jej wartość maleje, gdy siła oddziaływania cząstek rośnie [49].
Z kolei dla oddziaływań silnych obserwuje się wzrost wartości T B wraz z rosnącą siłą
oddziaływania [42, 44, 50]. Takie zachowanie ma związek z procesem zamraŜania cząstek
w konfiguracji określonej ich wzajemnym oddziaływaniem i wskazuje na przejście do
niskotemperaturowego stanu kolektywnego (z wyłączonym udziałem największych,
zablokowanych w całej skali czasowej cząstek). Stan kolektywny wykazuje cechy
zachowania szkła spinowego, takie jak np. początkowa nieodwracalność krzywych
magnetyzacji ZFC-FC [44, 45, 53], efekty starzenia w procesie relaksacji magnetyzacji M ZFC
w niskich temperaturach (ang. aging effects; tzn. relaksacja M ZFC zaleŜy od czasu spędzonego
w stałej temperaturze przed przyłoŜeniem pola magnetycznego) [45–47, 53, 55], czy teŜ
proces krytycznego spowolnienia dynamiki układu (ang. critical slowing down process) [45,
46].
2.5.2 Oddziaływania wymienne
W układzie bardzo małych, przypadkowo zorientowanych cząstek będących ze sobą
w bardzo bliskim kontakcie (np. materiały spiekane lub prasowane) lub znajdujących się
w matrycy magnetycznej (materiały nanokrystaliczne otrzymywane na drodze krystalizacji
17