Cтраница 4
Аналогично в металлических твердых телах при наличии структурного беспорядка все же может иметь место кооперативное намагничивание. Такие материалы, называемые спиновыми стеклами, кратко рассматриваются в гл. [46]
Прежде всего при критической температуре Т м происходит резкий переход от эргодического поведения к неэргодическому. При высоких температурах доминирует тепловая энергия, и спиновое стекло обладает парамагнитной фазой со свойствами, аналогичными тем, которыми обладает парамагнитная высокотемпературная фаза ферромагнетиков. Равенство ( Si) 0 означает просто, что тепловые флуктуации достаточно сильны, вследствие чего спин в - м узле решетки одинаково часто ориентирован как вверх, так и вниз. [47]
Одна из таких моделей была предложена в 1982 г. Дж. Модель Хопфидда существенно использует некоторые аналогии с проблематикой спиновых стекол, рассмотрению которой посвящен разд. Проведенные за последние годы исследования модели Хопфидда позволили получить ряд интересных результатов. [48]
В спиновых стеклах матрица J [ / - у ] состоит из случайных элементов, принимающих как положительные, так и отрицательные значения. В состоянии с минимумом полной энергии Е для спинового стекла энергии взаимодействий всех пар спинов, как правило, не могут быть одновременно минимальными. Действительно, среди TV спинов обычно найдутся такие тройки S, Sf, Sk, что произведение JjjJjkJk будет отрицательным. Но тогда, как бы мы ни выбирали направления этих трех спинов, нам не удастся сделать минимальными все три энергии парных взаимодействий 8Ец, 8Е / / С и 8Eki Условия минимальности энергии взаимодействия для различных пар спинов несовместимы ( конфликтуют) между собой. В результате, как говорят, система оказывается фрустрированной ( frustration ( англ. [49]
Это различие связано с тем, что в спиновом стекле роль мельчайших структурных единиц играют спины, полное число которых составляет JV0 - Ю23 см-3, тогда как плотность дефектов N NQ намного меньше. Поскольку ползучесть связана с эволюцией дефектов, а не атомов, то ее особенности определяются поведением ансамбля дефектов. Однако их вклад в термодинамические характеристики в NQ / N 1 раз меньше атомного и практически не обнаружим на фоне атомного. Физическая причина состоит в том, что термическое возбуждение воспринимается всей атомной системой, а механическое ( точнее, его пластическая составляющая) - только дефектами. [50]
Шкотррым читателям, может быть-покажется полезным сравнение настоящих стекол со спиновыми стеклами. Спиновое стекло-это кристалл, например медный, с растворенными в нем примесями замещения, адгариюер; марганцем. [51]
На наш взгляд, существует не одна, а две не совпадающие линии необратимости - структурная и магнитная. Существование первой обусловлено наличием иерархической соподчи-ненности кластеров структуры типа наблюдающейся в спиновых стеклах. [52]
Хотя исследования, о которых идет речь, находятся в начальной стадии, будет уместно кратко изложить существующую теорию, избранные результаты и указать те следствия, к которым они приводят для теории биологической эволюции. Поэтому в следующем разделе мы кратко излагаем наиболее существенные для нас результаты теории спиновых стекол и обсуждаем основанную на этой теории недавно предложенную модель ( Anderson, 1983) эволюции пребиологических макромолекул. [53]
Трацией марганца, как правило, не превышающей 1 %), может служить иллюстрацией картины, предлагаемой многими авторами для ковалентных и метал лических стекол, которые часто называют: первые - твердыми телами со случайной структурной сеткой, а вторые - твердыми телами со случайной плотной упаковкой. Но, по моему мнению, такая терминология полностью оправдана только в отношении сильно разбавленных спиновых стекол, поскольку спиновое стекло есть искусственная система, в которой релаксация спинового беспорядка при охлаждении оказывается невозможной из-за ограничений, налагаемых на пространственный порядок извне пространственными свой ствами решетки матрицы. Мне даже кажется, что задержка упорядочения, обусловленная максимальной случайностью в спиновом стекле, во многих отношениях есть антитеза к кинетическим эффектам, благодаря которым возможно глубокое переохлаждение и в конце коицов замораживание расплава в некристаллическое твердое тело с минимальной случайностью в расположении атомов, каковым является обычное стекло. Дело в том, что подавление кристаллизации в ее-тественньтх стеклообразующйх веществах связано с внутренним распределением сил i мйжлхомщш лааи Содействия, а не с внешними ограничениями; типа расположения узлов решетки, еющйми место в спиновых стеклв Г 1Я йЖ, что слово случайность 1ШШШЕНШ к нек зисталлическиъ1 твердым телам часто используется просто, чтобы обойти вопрос, и наш топологический подход призван не столько дополнить это представление, сколько заменить его. Рис, 5 иллюстрирует различие точек зрения. [54]