Спиновые волны,

Прецессия N векторов спинов в линейной цепочке атомов («моментальный снимок»).

  1) в магнитоупорядоченных средах (магнетиках) волны нарушений «спинового порядка». В ферромагнетиках, антиферромагнетиках и ферритах спины атомов и связанные с ними магнитные моменты в основном состоянии строго упорядочены. Из-за сильного обменного взаимодействия между атомами отклонение магнитного момента какого-либо атома от положения равновесия не локализуется, а в виде волны распространяется в среде. Спиновые волны являются элементарным (простейшим) движением магнитных моментов в магнетиках. Существование Спиновые волны было предсказано Ф. Блохом в 1930.

  Спиновые волны, как всякая волна, характеризуется зависимостью частоты w от волнового вектора k (законом дисперсии). В сложных магнетиках (кристаллах с несколькими магнитными подрешётками) могут существовать несколько типов Спиновые волны; их закон дисперсии существенно зависит от магнитной структуры тела.

  Спиновые волны допускают наглядную классическую интерпретацию: рассмотрим цепочку из N атомов, расстояния между которыми а, в магнитном поле Н (см. рис.). Если волновой вектор Спиновые волны k = 0, это означает, что все спины синфазно прецессируют вокруг направления поля Н. Частота этой однородной прецессии равна ларморовой частоте w₀. При k¹ 0 спины совершают неоднородную прецессию: прецессии отдельных спинов (1, 2, 3 и т. д.) не находятся в одной фазе, сдвиг фаз между соседними атомами равен ka (см. рис.). Частота w (k) неоднородной прецессии больше частоты однородной прецессии w₀. Зная силы взаимодействия между спинами, можно рассчитать зависимость w(k).

  В ферромагнетиках для длинных Спиновые волны (ka << 1) эта зависимость проста: ; (1)

  величина  порядка величины обменного интеграла между соседними атомами. Как правило, w_е >> w₀. Частота однородной прецессии w₀ определяется анизотропией кристалла и приложенным к нему магнитным полем Н: , где g — магнитомеханическое отношение, b — константа анизотропии, М — намагниченность при Т = 0 К. Квантовомеханическое рассмотрение системы взаимодействующих спинов позволяет вычислить законы дисперсии Спиновые волны для различных кристаллических решёток при произвольном соотношении между длиной Спиновые волны и постоянной кристаллической решётки.

  Спиновые волны ставят в соответствие квазичастицу, называемую магноном. При Т = 0 К в магнетиках нет магнонов, с ростом температуры они появляются и число магнонов растет — в ферромагнетиках приблизительно пропорционально T^3/2, а в антиферромагнетиках »T³. Рост числа магнонов приводит к уменьшению магнитного порядка. Так, благодаря возрастанию числа Спиновые волны с ростом температуры уменьшается намагниченность ферромагнетика, причём изменение намагниченности  (закон Блоха).

  Спиновые волны проявляют себя в тепловых, высокочастотных и др. свойствах магнетиков. При неупругом рассеянии нейтронов магнетиками в последних возбуждаются Спиновые волны Рассеяние нейтронов — один из наиболее результативных методов экспериментального определения законов дисперсии Спиновые волны (см. Нейтронография).

  2) Спиновые волны в немагнитных металлах — колебания спиновой плотности электронов проводимости, обусловленные обменным взаимодействием между ними. Существование Спиновые волны в немагнитных металлах проявляется в некоторых особенностях электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), в частности в селективной прозрачности металлических пластин для электромагнитных волн с частотами, близкими к частоте ЭПР.

 

  Лит.: Ахиезер А. И., Барьяхтар В. Г., Пелетминский С. В., Спиновые волны, М., 1967.

  М. И. Каганов.