Ванфлековский парамагнетизм
Опубликовано: 23.11.2018
ВАНФЛЕКОВСКИЙ ПАРАМАГНЕТИЗМ - парамагнетизм ,обусловленный деформацией электронной оболочки атома (или иона) приложенным магн. полем H; деформация приводит к индуцированию магн. момента у атома (иона), если его электронная оболочка не обладает сферич. симметрией или осевой симметрией относительно H. T. о., В. п. является поляризационным, в отличие от ориентац. парамагнетизма , при к-ром магн. поле только выстраивает уже имеющиеся у атомов магн. моменты. Теорию поляризационного парамагнетизма разработал Дж. Ван Флек (J. Van Vleck, 1927). Кван-товомеханич. ф-ла магн. восприимчивости 
системы слабовзаимодействующих частиц (атомов, молекул), у к-рых электронные оболочки не обладают сферич. симметрией, включает член (см. Диамагнетизм ), учитывающий вклад в 
возможных (виртуальных) квантовых переходов между энергетически наинизшим состоянием системы 
и её возбуждёнными состояниями 
Здесь 
- парамагн. восприимчивость 1 моля, 
- оператор z-составляющей суммарного орбитального и спинового моментов всех электронов системы. Квадрат модуля 
недиагональных матричных элементов оператора 
определяет вероятность квантовых переходов в системе, описываемых оператором
(внеш. поле H направлено по оси z). Сумма (1) при 
положительна и определяет поляризационный парамагнетизм; он тем больше, чем меньше разность
Пока не происходит теплового возбуждения более высоких уровней энергии, поляризац . парамагн. восприимчивость не зависит от темп-ры, что отличает её от ориентац. парамагн. восприимчивости, уменьшающейся с ростом темп-ры. Наиб. ярко В. п. выявляется в соединениях ионов Eu3+ и Sm3+ . Соединения Eu3+ не обладают при низких темп-pax ориентац. парамагнетизмом, т. к. осн. состояние этого иона является синглетным, т.е. полный момент атома в этом состоянии J=O. В. п. в соединениях, содержащих Eu3+, особенно велик, т.к. расстояние между нижними уровнями мультиплета мало (
300 см-1). Благодаря этому при низких темп-pax (ниже 100 К) магн. восприимчивость соединений Eu3+ не зависит от темп-ры и составляет заметную величину ( 
10 -2).
Вещества, содержащие парамагн. ионы с синглетным осн. состоянием, наз. поляризационными или ванфлековскими парамагнетиками. Ванфлековскими парамагнетиками , кроме соединений Eu3+ , могут быть и соединения др. редкоземельных ионов с чётным числом электронов в незаполненной оболочке, осн. уровень к-рых расщепляется кристаллич. полем так, что нижний уровень является синглетным, а расстояние до ближайшего уровня невелико и составляет десятки см-1. К таким ионам с сильным В. п. в первую очередь относятся Pr3+, Tm3+ , Tb3+ и Ho3+.
Ванфлековские парамагнетики могут быть использованы для получения сверхнизких темп-р методом ади-абатич. размагничивания ядерной спиновой системы (С. А. Альтшулер, 1966). Индуцированный магн. полем электронный магн. момент создаёт благодаря сверхтонкому взаимодействию эффективное ноле на ядре, к-рое в 10-100 раз больше приложенного магн. поля. Благодаря этому существенно улучшаются эксперим. возможности (стартовые темп-pa и магн. поле, холодопроизводительность) метода. Так, с помощью интерметаллич. соединений типа PrNi5 удаётся получать темп-ру 1-3 мК, размагничивая их от нач. темп-ры 50 мК и нач. поля 2 Тл.
Лит.: Van Vleck J. H., The theory of electric and magnetic susceptibilities, Oxf., 1932; Вонсовский С. В., Магнетизм , M., 1971. А. С. Боровик-Романов.
Предметный указатель >>
