Воздействие слабых магнитных полей на сегнетоэлектрические кристаллы с водородными связями (обзор)

Представлен обзор работ, посвященных воздействию слабых (с индукцией, не превышающей 0,3 Тл) импульсных и постоянных магнитных полей на диэлектрические характеристики водородсодержащих сегнетоэлектрических кристаллов. На примере номинально чистых триглицинсульфата и дигидрофосфата калия показано, что столь слабые магнитные поля вызывают у этих веществ существенное увеличение диэлектрической проницаемости, коэрцитивного поля, а также заметное смещение температуры сегнетоэлектрического фазового перехода. Интерес к таким исследованиям вызван тем, что рассмотренные эффекты не находят объяснения с точки зрения классической термодинамики. Долгое время существовало мнение, что магнитные поля с индукцией меньше 1 Тл в принципе не могут каким-либо образом влиять на физические свойства диамагнитных материалов. Однако эксперименты с многочисленными диамагнетиками, подвергнутыми обработке слабыми магнитными полями, показали ошибочность такого мнения. Сегнетоэлектрические кристаллы, о которых идет речь в данной работе, также являются диамагнитными, поэтому для объяснения влияния обработки слабыми магнитными полями на свойства этих кристаллов не подходит аппарат классической термодинамики. Эффекты воздействия объясняются участием протонов водородных связей, стабилизирующих дефектные комплексы, в электронных переходах, ответственных за распад этих комплексов и/или открепление от них доменных стенок. Косвенным подтверждением такого объяснения является отсутствие эффекта воздействия магнитных полей (по крайней мере, при индукции 0,02-0,30 Тл) на монокристаллические образцы титаната бария BaTiO3 - сегнетоэлектрика кислородно-октаэдрического типа, не имеющего в своей структуре водородных связей.

1. Зенченко, В.П. Влияние магнитного поля на фазовые переходы в вибронных сегнетоэлектриках [Текст] / В.П. Зенченко, Б.Г. Вехтер, И.Б. Берсукер // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1982. - Т. 82. - № 5. - С. 1628-1639.

2. Смоленский, Г.А. Достижения в области сег-нетоэлектричества [Текст] / Г.А. Смоленский, Н.Н. Крайник // Успехи физических наук. - 1969. - Т. 97. - № 4. - С. 657-696.

3. Takaoka, S. Anomalous resistivity near the ferroelectric phase transition in (Pb,Ge,Sn) the alloy semiconductors / S. Takaoka, K. Murase // Physical Review B. - 1979. - Vol. 20. - No. 7. - P. 2823-2833.

4. Comes, R. Neutron scattering study of the soft optic mode in SrTiO3 under a high magnetic field / R. Comes [et al.] // Physical Review B. - 1981. - Vol. 24. -No. 3. - P. 1559-1561.

5. Флерова, С.А. Влияние магнитного поля на фазовую границу в кристаллах BaTiO3 [Текст] / С.А. Флерова, О.Е. Бочков // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1981. - Т. 33. - № 1. - С. 37-40.

6. Флерова, С.А. Влияние магнитного поля на поведение кристаллов BaTiO3 вблизи сегнетоэлек-трического фазового перехода [Текст] / С.А. Флерова, О.Е. Бочков // Кристаллография. - 1982. - Т. 27. -№ 1. - С. 198-201.

7. Флерова, С.А. Влияние магнитного поля на сегнетоэлектрический фазовый переход в титанате бария [Текст] / С.А. Флерова, О.Е. Бочков, И.Л. Цинман // Физика твердого тела. - 1982. - Т. 24. - № 8. - С. 2505-2507.

8. Крохмаль, Ю.Д. Влияние магнитного поля на фотоиндуцированный сдвиг температуры Кюри кристаллов Sn2P2S6 [Текст] / Ю.Д. Крохмаль [и др.] // Известия АН СССР (серия физическая). - 1983. - Т. 47. - № 4. - С. 734-735.

9. Флерова, С.А. Влияние магнитного поля на формирование доменной структуры Gd2(MoO4)3 в области фазового перехода [Текст] / С.А. Флерова, И.Л. Цинман // Кристаллография. - 1987. - Т. 32. - № 4. - С. 1047-1048.

10. Берсукер, И.Б. Магнитное управление нелинейными диэлектрическими свойствами полярных кристаллов [Текст] / И.Б. Берсукер [и др.] // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1980. - Т. 32. - № 9. - С. 549-551.

11. Исмаилзаде, И.Г. Влияние постоянного магнитного поля на температуру Кюри Pb3V2O8 и Pb4SiO6 [Текст] / И.Г. Исмаилзаде [и др.] // Физика твердого тела. - 1981. - Т. 23. - Вып. 3. - С. 940-943.

12. Моисеев, С.И. О силе, действующей на движущиеся границы раздела в сегнетоэлектриках-сегнетоэластиках в магнитном поле [Текст] / С.И. Моисеев, В.Н. Нечаев // Известия РАН (серия физическая). - 1997. - Т. 61. - № 5. - С. 945-949.

13. Магомедов, М.Н. Об изменении параметров фазового перехода в магнитном поле [Текст] / М.Н. Магомедов // Письма в журнал технической физики. - 2002. - Т. 28. - № 3. - С. 73-79.

14. Гриднев, С.А. Влияние постоянного магнитного поля на диэлектрическую релаксацию в кристалле молибдата гадолиния [Текст] / С.А. Гриднев, К.С. Дрождин, В.В. Шмыков // Кристаллография. -1997. - Т. 42. - № 6. - С. 1135-1136.

15. Попов, С.А. Взаимодействие движущихся доменных границ с магнитным полем в Gd2(MoO4)3 [Текст] / С.А. Попов, Н.А. Тихомирова, С.А. Флерова // Кристаллография. - 1985. - Т. 30. - № 3. - С. 608609.

16. Орлов, О.Л. Магнитный момент, связанный с движущейся доменной стенкой сегнетоэлектрика [Текст] / О.Л. Орлов [и др.] // Письма в журнал технической физики. - 1988. - Т. 14. - № 2. - С. 118-121.

17. Иванов, С.А. Влияние намагничивания парамагнитных кристаллов Gd2(MoO4)3 и Tb2(MoO4)3 на их электрическую поляризацию [Текст] / С.А. Иванов [и др.] // Известия РАН (серия физическая). -1992. - Т. 56. - № 10. - С. 146-149.

18. Flerova, S.A. Influence of magnetic field on the ferroelectric properties of Sn2P6S6 crystals / S.A. Flerova [et al.] // Ferroelectrics. - 1982. - Vol. 45. - No. 1/2. - P. 131-135.

19. Флерова, С.А. Влияние магнитного поля на доменную электролюминесценцию в кристаллах ти-таната бария вблизи сегнетоэлектрического фазового перехода [Текст] / С.А. Флерова [и др.] // Письма в журнал технической физики. - 2003. - Т. 29. - № 2. -С. 45-49.

20. Гриднев, С.А. Влияние магнитного поля на стартовые поля хаоса в кристалле триглицинсульфа-та [Текст] / С.А. Гриднев, К.С. Дрождин, В.В. Шмы-ков // Физика твердого тела. - 2000. - Т. 42. - № 2. -С. 318-321.

21. Смирнов, Б.И. Магнитопластический эффект в сегнетоэлектрических кристаллах NaNO2 [Текст] / Б.И. Смирнов, Н.Н. Песчанская, В.И. Николаев // Физика твердого тела. - 2001. - Т. 43. - № 12. - С. 2154-2156.

22. Соколик, И.А. Влияние магнитных полей на фотопроцессы в органических твердых телах [Текст] / И.А. Соколик, Е.Л. Франкевич // Успехи физических наук. - 1973. - Т. 111. - Вып. 2. - С. 261-288.

23. Франкевич, Е.Л. Влияние слабого магнитного поля на электропроводность пленок полиацетилена [Текст] / Е.Л. Франкевич [и др.] // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. -1982. - Т. 36. - Вып. 11. - С. 401-403.

24. Альшиц, В.И. О движении дислокаций в кристаллах NaCl под действием постоянного магнитного поля [Текст] / В.И. Альшиц [и др.] // Физика твердого тела. - 1987. - Т. 29. - Вып. 2. - С. 467-470.

25. Головин, Ю.И. Магнитопластичность твердых тел (Обзор) [Текст] / Ю.И. Головин // Физика твердого тела. - 2004. - Т. 46. - Вып. 5. - С. 769-803.

26. Осипьян, Ю.А. Магниторезонансное упрочнение монокристаллов кремния [Текст] / Ю.А. Осипьян [и др.] // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2004. - Т. 79. - Вып. 3. - С. 158-162.

27. Песчанская, Н.Н. Деформация твердых полимеров в постоянном магнитном поле [Текст] / Н.Н. Песчанская, П.Н. Якушев // Физика твердого тела. 2003. - Т. 45. - Вып. 6. - С. 1130-1134.

28. Прасолов, Б.Н. Диэлектрическая релаксация в кристаллах ТГС, обусловленная динамикой доменных границ [Текст] / Б.Н. Прасолов, И.А. Сафонова // Известия РАН (серия физическая). - 1993. - Т. 57. -№ 3. - С. 126-128.

29. Прасолов, Б.Н. Эффекты взаимодействия доменных границ с подвижными точечными дефектами в кристаллах ТГС [Текст] / Б.Н. Прасолов, И.А. Сафонова // Известия РАН (серия физическая). - 1995. - Т. 59. - № 9. - С. 69-72.

30. Прасолов, Б.Н. Влияние постоянного электрического поля на релаксационные процессы, обусловленные взаимодействием доменных границ и подвижных точечных дефектов, в кристаллах ТГС [Текст] / Б.Н. Прасолов, Н.В. Постникова, И.А. Сафонова // Известия РАН (серия физическая). - 1997. - Т. 61. - № 5. - С. 1002-1004.

31. Постников, В.В. Влияние импульсного магнитного поля на диэлектрические характеристики вблизи сегнетоэлектрического фазового перехода в кристалле триглицинсульфата [Текст] / В.В. Постников [и др.] // Вестник Воронежского государственного технического университета, серия «Материаловедение». - Воронеж: ВГТУ. - 2001. - Вып 1.10. - С. 51-54.

32. Постников, В.В. Изменение сегнетоэлектрических свойств кристаллов триглицинсульфата после воздействия слабых импульсных магнитных полей [Текст] / В.В. Постников, М.Н. Левин, М.Ю. Палагин // Вестник Воронежского государственного технического университета, серия «Материаловедение». -Воронеж: ВГТУ. - 2002. - Вып 1.11. - С. 30-35.

33. Левин, М.Н. Воздействие слабых импульсных магнитных полей на кристаллы триглицинсульфата [Текст] / М.Н. Левин [и др.] // Физика твердого тела. - 2003. - Т. 45 - Вып 3. - С. 513-517.

34. Левин, М.Н. Селективное воздействие слабого постоянного магнитного поля на кристаллы триглицинсульфата [Текст] / М.Н. Левин, В.В. Постников, М.Ю. Палагин // Физика Твердого Тела. - 2003. - Т. 45. - № 9. - С. 1680-1684.

35. Головин, Ю.И. Эффекты разупрочнения ионных кристаллов, вызванные изменением спиновых состояний в условиях парамагнитного резонанса [Текст] / Ю.И. Головин [и др.] // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2000. - Т. 117. - № 6. - С. 1080-1093.

36. Лайнс, М. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы / М. Лайнс, А. Гласс - М.: Изд-во Мир, 1981. - 736 с.

37. Левин, М.Н. Воздействие импульсных магнитных полей на кристаллы Cz-Si [Текст] / М.Н. Левин, Б.А. Зон // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1997. - Т. 111. - № 4. - С. 1373-1397.

38. Golovin, Yu.I. Mechanochemical reactions between defects of crystalline structure and the effect of magnetic fields on there reactions kinetics / Yu.I. Golovin, R.B. Morgunov // Chemistry Review - Gordon and Breach Publishing Group. - 1998. - Vol. 23. - Part 2. - P. 23-58.

39. Molotskii, M. Theoretic basis for electromagnetoplasticity / M. Molotskii // Mat. Sci. Eng. - 2000. - Vol. A287. - P. 248-258.

40. Шильников, А.В. О вкладе различных механизмов движения доменных границ в эффективную диэлектрическую проницаемость кристаллов триглицинсульфата в средних (промежуточных) низко- и инфра-низкочастотных полях [Текст] / А.В. Шиль-ников [и др.] // Физика твердого тела. - 2001. - Т. 43. - № 8. - С. 1516-1519.

41. Бучаченко, А.Л. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях / А.Л. Бучаченко, Р.З. Сагдеев, К.М. Салихов. - Новосибирск: Наука, 1978. - 296 с.

42. Постников, В.В. Влияние слабых магнитных полей на сегнетоэлектрические свойства номинально чистых кристаллов триглицинсульфата [Текст] / В.В. Постников, М.Н. Левин, М.Ю. Палагин // Кибернетика и технологии XXI века. Материалы III Международной научно-технической конференции. - Воронеж. ВГУ. - 2002. - С. 200-210.

43. Levin, M.N. Effect of weak magnetic fields on triglicine sulfate crystals / M.N. Levin, V.V. Postnikov, M.Yu. Palagin // Book of Abstract the 7th Rus-sia/Cis/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity. -St.Petersburg. - 2002. - P. 173.

44. Постников, В.В. Влияние слабых магнитных полей на фазовые переходы в некоторых конденсированных системах [Текст] / В.В. Постников // Вестник Воронежского государственного технического университета, серия «Материаловедение». - Воронеж: ВГТУ. - 2003. - Вып. 1.13. - С. 3-14.

45. Цедрик, М.С. Физические свойства кристаллов семейства триглицинсульфата / М.С. Цедрик -Минск: Изд-во Наука и техника, 1986. - 215 с.

46. Иона, Ф. Сегнетоэлектрические кристаллы / Ф. Иона, Д. Ширане - М: Изд-во Мир, 1965. - 555 с.

47. Flerov, V. Resonant excitation of processes in a solid by a microwave magnetic field / V. Flerov, M. Molotskii // Ceramic Transition. - 2000. - Vol. III. - P. 57-63.

48. Косцов, А.М. Абсорбционные спектры кристалла триглицинсульфата в коротковолновом диапазоне [Текст] / А.М. Косцов // Известия РАН (сер. физическая). - 2000. -Т. 64. - № 9. - С. 1712-1713.

49. Новик, В.К. Подавление микроволновым излучением диэлектрической аномалии при фазовом переходе в триглицинсульфате [Текст] / В.К. Новик [и др.] // Известия РАН (сер. физическая). - 2000. -Т. 64. - № 12. - С. 2452-2456.

50. Ландау, Л.Д. Статистическая физика. Часть I / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц - М.: Изд-во Наука, 1976. - 584 с.

51. Левин, М.Н. Селективное воздействие слабого магнитного поля на сегнетоэлектрические кристаллы дигидрофосфата калия [Текст] / М.Н. Левин, B. В. Постников, М.Ю. Палагин // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2004. - Т. 6. - № 2. - C. 128-132.

52. Левин, М.Н. Селективное воздействие слабого магнитного поля на сегнетоэлектрические кристаллы с водородными связями [Текст] / М.Н. Левин, В.В. Постников, М.Ю. Палагин // Письма в журнал технической физики. - 2003. - Т. 29. - Вып. 12. - С. 62-67.

53. Левин, М.Н. Модификация диамагнитных материалов слабыми магнитными полями [Текст] / М.Н. Левин, В.В. Постников // Кибернетика и технологии XXI века. Материалы V Международной научно-технической конференции. - Воронеж: ВГУ. -2004. - С. 436-447.

54. Постников, В.В. Селективное воздействие слабых постоянных магнитных полей на сегнето-электрические кристаллы с водородными связями [Текст] / В.В. Постников / В сборнике « Современные проблемы физики твердого тела и материаловедения». - Воронеж: ВГТУ. - 2005. - С. 6-16.