О корреляции непертурбативных флуктуаций стеклообразующих жидкостей и магнитных стекол

Abstract

Вопреки сложившимся представлениям об однородности и изотропии стеклообразующих жидкостей и стекол в этих состояниях обнаружены заметные структурные и композиционные неоднородности. Рассмотрена природа неоднородностей в стеклообразующих жидкостях и стеклах и их влияние на свойства магнитных стекол. Гетерофазные флуктуации (ГФФ), являющиеся непертурбативными возмущениями, могут играть важную роль в термодинамике стеклообразующих жидкостей, более того, при определенных условиях жидкость имеет критическую точку. Рассмотрены неоднородности жидкого и стеклообразного состояний, порождаемые ГФФ. Для ГФФ получены уравнения Гинзбурга-Ландау. В качестве параметра порядка выбрана доля некристаллических твердотельных кластеров в жидкости. Корреляционный радиус параметра порядка является характеристическим мезоскопическим масштабом неоднородностей. Мезоскопический композиционный и топологический беспорядок стекла выливается в беспорядок его спиновой системы. Используя известные подходы, с учетом мезоскопических неоднородностей исследованы фазовые переходы в спиновой системе. Показано, что коррелированные домены, происходящие от коррелированных неоднородностей жидкости, существенно изменяют восприимчивость и релаксационные свойства парамагнитного состояния. Рассмотрена фазовая диаграмма магнитного стекла. Обсуждаются некоторые экспериментальные данные.

Contrary to the established ideas that glasses and glass-forming liquids are homogeneous and isotropic, appreciable structural and compositional heterogeneities are observed in these states. The nature of the heterogeneities in glasses and glass-forming liquids is considered, and the influence of these heterogeneities on the properties of magnetic glasses is examined. Heterophase fluctuations (HPFs), which are nonperturbative disturbances, can play an important role in the thermodynamics of glass-forming liquids, and under certain conditions the liquid has a critical point. The heterogeneities generated in the liquid and glassy states by the HPFs are considered, and the Ginzburg–Landau equations for the HPFs are derived. The order parameter chosen is the fraction of noncrystalline solid-state clusters in the liquid. The correlation length of the order parameter is the characteristic mesoscopic scale of the heterogeneities. The mesoscopic compositional and topological disorder of a glass “spills over” into disorder of its spin system. The phase transitions in the spin system are investigated by well-known approaches with allowance for the mesoscopic heterogeneities. It is shown that correlated domains originating from correlated heterogeneities of the liquid substantially alter the susceptibility and relaxation properties of the paramagnetic state. The phase diagram of a magnetic glass is investigated, and some experimental data are discussed.