Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
перспективе. В то же время весьма существенную информацию о свойствах
исследуемых соединений можно получить, если провести эксперименты по ЯМР
в импульсных СМП с Вт = 200 -г 4^0 Тл. При этом вполне реальным
представляется использование для этих целей поляс Вт = ЮОТл и т00 1 с
или Вт = 200-^400 Тл и г0о = 1-5-10 мс.
Техника быстрого прохождения спектра обеспечит получение сведений о
временах релаксации Т и Т2, если поле многократно воспроизводимо и время
его нарастания известно.
173
Таблица 5.1. Статистическая оценка числа линий в спектре ЯМР органических
молекул, которые могут быть разрешены в определенном магнитном поле [21]
Рибонуклеаза Дигидрогеназа Гемоглобин Иммуноглобии
В, Тл (Мт "13 690, (Мт "27 288, (Мт " 39 805, (Мт " 150000,
Яа = 124) Яа = 334) Яа = 600) Ra = 1500)
5 12 0 0 0
10 24 8 0 0
20 56 20 12 0
40 74 40 24 0
80 93 88 48 20
Примечание. Здесь МП1 1 - молекулярная масса, Яа - число
аминокислот-
ных групп.
Электрон-фононное взаимодействие. Электроны никогда не бывают
''свободными" в твердом теле. На их движение существенное влияние
оказывают колебания решетки (фононы). Электрон-фононное взаимодействие
приводит к тому, что эффективная масса квазичастицы, имеющей название
''электрон в твердом теле", может заметно отличаться от значения,
определенного в рамках зонной теории электронов при абсолютно жесткой
кристаллической решетке. Если электрон движется настолько быстро (V =
оосг, г - радиус ларморовской прецессии), что ''опережает" рещетку, т.е.
сос > Н>пт.фоион>т0 его поведение почти эквивалентно движению свободного
электрона. Таким образом, в экспериментах, в которых будет наблюдаться
переход от ''медленного" движения квазичастицы к ''быстрому", должны
обнаруживаться различные эффективные массы квазичастицы. Полупроводники
являются идеальным объектом для изучения этой так называемой проблемы
полярона. В достаточно сильном магнитном поле частота циклотронного
резонанса cjc = eB/m * может достичь или даже превысить частоту
продольных оптических фононов (именно они наиболее сильно связаны с
движением электронов). Таким образом, становится возможным наблюдать
процесс перехода от ''медленного" электрона к ''быстрому" путем измерения
частоты ис, увеличивающейся с усилением поля. В некоторых уже
поставленных экспериментах в соединениях, где отношение m jm очень мало,
удалось обнаружить начало ''освобождения" электрона. Однако наибольший
интерес вызывают, конечно, случаи промежуточной и сильной связи
электронов с фононами, которые имеют место в полярных материалах, где
эффективные массы электронов велики. В них для достижения частот
циклотронного резонанса, сравнимых с частотами продольных оптических
фононов, необходимы поля с Bm " 100 Тл. Именно в таких условиях можно
будет решить проблему полярона, одну из наиболее интересных и сложных
задач о взаимодействиях в твердом теле.
174
Эксперименты с непредсказуемыми результат а-м и. Двойные сплавы.
Использование в экспериментах магнитных полей с В = 75 -5- 100 Тл
позволит ''расщепить" примесные зоны и определить скорости электронного
рассеяния и размеры ферми-поверхности в двойных сплавах за пределом
растворимости, т.е. во всей области концентраций (0 < х < 1) в сплавах Ах
Bj _ х. Дело в том, что при значительном содержании в матрице примесных
атомов следует говорить уже не о примесных уровнях, а о довольно широкой
примесной зоне, так как глубины потенциальных ям, в которых находятся
примесные атомы, различны из-за хаотического распределения примесей в
матрице и имеет место частичное перекрытие Ф-функций примесных атомов
[193].
Упомянутые выше эксперименты могут дать также информацию о нелинейных по
концентрации эффектах, а также о переходах из упорядоченной фазы в
неупорядоченную. Возможно, что даже такие сильно разупорядоченные
системы, как аморфные металлы, могут быть изучены в квантовом пределе,
который обычно достижим лишь для очень чистых металлов. Наложение СМП
может выявить размытые квантовые осцилляции, связанные с наличием
ближнего порядка. В принципе возможно изучение изменений этого порядка в
зависимости от температуры и состава.
Закалка давлением в магнитном поле. Развитие метода закалки охлаждением
привело к разработке технологии ультрабыстрого (до 106 К/с) Охлаждения
струй расплавленного металла, что позволило получать так называемые
металлические стекла, обладающие рядом уникальных физических свойств,
используемых в технике.
Не менее интересные перспективы, по нашему мнению, открывает решение
задачи фиксирования (закалки) структурных изменений, которые могут быть
индуцированы в веществе сильным магнитным полем (например, когда
магнитострикционное взаимодействие в материале велико) в тех случаях,
когда температурная закалка непригодна. С этой точки зрения привлекает
внимание недавно предложенный и реализованный метод закалки быстрым
сбросом давления (в нулевом магнитном поле) [201,202].
Если же, как мы предлагаем, сильно сжатое вещество подвергнуть
