Слоистые магнетики - кристаллич. вещества, в к-рых обменное взаимодействие
внутри слоев (плоскостей), содержащих магн. ионы, существенно превышает
межплоскостные обменные взаимодействия (энергии взаимодействий соответственно
JE и J'). Малость межплоскостных взаимодействий обычно вызвана
относит. удалённостью магн. плоскостей друг от друга, а также типом магн.
упорядочения. Так, в K2NiF4, кристаллич. решётка
к-рого показана на рис., антиферромагн. обмен внутри плоскости и относительное
расположение магн. слоев приводят к ослаблению межплоскостного магн. взаимодействия.
Кристаллическая структура соединения K2NiF4.
В простейших моделях С. м. можно рассматривать как систему независимых двумерных (2D-)магнетиков. Различают след. типы внутриплоскостного магн. упорядочения: а)гейзенберговский, б) х - y, или пленарный, е)изинговский (см. Двумерные решёточные модели ).Их реализация зависит от характера энергии спиновой магнитной анизотропии. В случае а)эта энергия пренебрежимо мала, случаи б)и в)соответствуют т. н. анизотропии типа «лёгкая плоскость» и «лёгкая ось». Типичными для случая а) являются вещества, в к-рых магн. подрешётки составлены из ионов или По Хунда правилу орбитальный момент обоих ионов L = 0, а анизотропия, вызываемая эффектами внутри-кристаллического поля, отсутствует. Те же эффекты отсутствуют и для магн. ионов, имеющих спин S = 1/2. Единств. источник анизотропии в этих веществах - слабое магн. диполь-диполъное взаимодействие. Типичными для случая б)являются магн. ионы И, а для случая в) - ионы
В 2d-гейзенберговских Магнетиках (см. Гейзенберга модель)магн. упорядочение отсутствует при отличной от нуля температуре [1]. В 2d-пленарных магнетиках также отсутствует спонтанная намагниченность, но существует низкотемпературная магн. фаза, характеризующаяся «магнитной жёсткостью» [2] и испытывающая фазовый переход Березинского - Костерлица - Таулеса [3] в разупорядоченное состояние (см. Магнитный фазовый переход ).В 2D-изинговских магнетиках при низких темп-pax спонтанная намагниченность отлична от нуля, т. е. они упорядочены (см. Изинга модель).
В случаях а)и 6)учёт слабых внеш. (по отношению к внутриплоскостному
взаимодействию) полей приводит к сильному нелинейному отклику системы.
В качестве таких полей можно рассматривать слабые межплоскостные взаимодействия
[4]. В изинговских магнетиках эти взаимодействия оказываются существенными
в малой окрестности
температуры Тс фазового перехода [5]:
где критич. флуктуации (см. Критические явления)становятся трёхмерными.
Примером изинговского магнетика может служить CeSb. Для него характерно ферромагн. изинговское упорядочение в плоскостях с перпендикулярным к плоскостям направлением намагниченности. Слабый обмен между ближайшими и следующими за ближайшими магн. слоями обусловливает сложную периодич. магн. структуру. Фазовая диаграмма «температура Т - магн. поле Н» CeSb насчитывает 14 разл. магнитоупорядоченных структур [6], периодичность к-рых достигает 13 периодов решётки (см. Магнитная атомная структура).
К слоистым пленарным магнетнкам относится (п = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10) [7]. Внутриплоскостное обменное взаимодействие приводит к ферромагн. упорядочению. Благодаря слабой анизотропии этого взаимодействия такие магнетики оказываются пленарными. Отношение энергии анизотропии JA к энергии внутриплоскостного обменного взаимодействия JЕ составляет по порядку 10-4-10-3. Межплоскостные взаимодействия в несколько раз меньше поля анизотропии и в соединении (CH3NH3)2CuCl4 имеют ферромагн. характер, а в остальных соединениях этого типа - антиферромагнитный.
В сравнительно широкой области полей (до 1000 Э) ферромагнетик K2CuF4 [8] с кристаллич. структурой, аналогичной K2NiF4 (отношение взаимодействий: , ведёт себя как пленарный.
Особо следует выделить интерполированные соединения. Процесс итеркалирования графита позволяет приготовлять С. м. с хорошо выдержанной периодичностью в расположении магн. ионов и с варьируемым значением межплоскостной связи. Впервые в таких соединениях с внедрённым СоС12 была найдена существенно нелинейная зависимость намагниченности М от магн. поля H [9]: , что характерно для поведения 2й-гейзенберговских магнетиков.
Г. В. Уймин