Спин-флуктуационные переходы

Шаблон:К удалению Спин-флуктуационные переходы (СФТ) — фазовые переходы в магнитных материалах при участии спиновых флуктуаций под воздействием управляющих параметров (например, температуры или состава материала), не связанное образованием фаз с магнитным порядком ферромагнитного или антиферромагнитного типа или с более сложным типом магнитного упорядочения, в частности геликоидальным. Термин «спин флуктуационные переходы», СФТ был введён С.В.Демишевым в Шаблон:Sfn для обозначения данной группы специфических фазовых превращений в магнетиках.

Классическим СФТ является переход в фазу спинового нематикаШаблон:Sfn. Различие между обычным магнитным фазовым переходом и спин-флуктуационным переходом можно проиллюстрировать с помощью простой классической аналогии. Рассмотрим двумерный магнетик, в котором спины $S$ (магнитные моменты) схематически представлены двумерным набором магнитных стрелок. В парамагнитной фазе обе средние проекции спина на оси x и y $⟨ S_{x} ⟩$ и $⟨ S_{y} ⟩$ удовлетворяют условиям $⟨ S_{x} ⟩ = ⟨ S_{y} ⟩ = 0$ и, следовательно, средний спин на узле равен нулю. Одновременно, в парамагнитной фазе спиновые флуктуации будут изотропны: $⟨ S_{x}^{2} ⟩ = ⟨ S_{y}^{2} ⟩ \neq 0$ . Это означает, что магнитные стрелки не упорядочены и их положения одинаково флуктуируют по всем направлениям. При обычном магнитном переходе некоторая проекция спина становится отличной от нуля ( $⟨ S_{y} ⟩ \neq 0$ и $⟨ S_{x} ⟩ = 0$ ) и образуется магнитная структура, например ферромагнитного типа. В этой фазе спиновые флуктуации могут быть как изотропными, так и анизотропными, но в большинстве случаев тепловые спиновые флуктуации вымерзнут при нулевой температуре, и упорядоченное основное состояние будет возмущаться исключительно нулевыми квантовыми колебаниями. В отличие от рассмотренного случая, для СФП условие $⟨ S_{x} ⟩ = ⟨ S_{y} ⟩ = 0$ выполняется в любой СФТ фазе, однако, условие $⟨ S_{x}^{2} ⟩ = ⟨ S_{y}^{2} ⟩$ нарушается в точке спин-флуктуационного перехода и в спин-флуктуационной фазе $⟨ S_{x}^{2} ⟩ \neq ⟨ S_{y}^{2} ⟩$ (в примере на рисунке в результате СФП магнитные стрелки начинают «дрожать» анизотропным образом).

Рассмотренный сценарий соответствует известному переходу в фазу спинового нематикаШаблон:Sfn, однако СФП являются более широким понятием в физике магнитных явлений. В общем случае СФП можно определить как любой переход, при котором изменяется характер спиновых флуктуацийШаблон:Sfn. Существование СФП нескольких типов было обнаружено у сильно коррелированных металлов $C e B_{6}$ и $M n_{1 - X} F e_{X} S i$ . Помимо упоминавшегося выше СФП в фазу спинового нематикаШаблон:Sfn Шаблон:Sfn Шаблон:Sfn, обнаружены переход, связанный с изменением симметрии спиновых флуктуаций (аналог ориентационного перехода в магнетиках)Шаблон:Sfn Шаблон:Sfn, а также СФП, отвечающие «замерзанию» квантовых и классических флуктуацийШаблон:Sfn Шаблон:Sfn. Установлено, что особые спиновые флуктуации связаны с квантовыми критическими точками (в том числе скрытыми), что позволяет идентифицировать их присутствие на магнитной фазовой диаграммеШаблон:Sfn Шаблон:Sfn. В недавней работеШаблон:Sfn спин-флуктуационный переход был обнаружен в модели Изинга на случайных центрах. На примере системы $M n_{1 - X} F e_{X} S i$ обсуждается возможность возникновения СФП внутри магнитоупорядоченной фазыШаблон:Sfn Шаблон:Sfn. К настоящему моменту СФП сравнительно мало исследованы с теоретической точки зрения. Отмечается, что, по крайней мере, для описания некоторых типов СФП теория фазовых переходов второго рода Ландау оказывается неприменимойШаблон:Sfn Шаблон:Sfn.