RKKY interakce - RKKY interaction

RKKY znamená Ruderman – Kittel – Kasuya – Yosida. Jedná se o vazební mechanismus nukleárních magnetických momentů nebo lokalizovaných vnitřních elektronů d- nebo f-skořepiny v kovu prostřednictvím interakce prostřednictvím vodivých elektronů. Interakce RKKY je J / t >> 1 limit interakce s dvojitou výměnou.

Interakci RKKY původně navrhl Malvin Ruderman a Charles Kittel z University of California, Berkeley^[1], jako prostředek k neobvykle širokému vysvětlení nukleární spin rezonance čáry, které byly pozorovány u přírodního kovového stříbra. Tato teorie využívá druhého řádu teorie poruch popsat nepřímá výměna vazby přičemž jaderná rotace jednoho atomu interaguje s a vodivý elektron skrz hyperjemná interakce, a tohle vodivý elektron pak interaguje s jiným jaderným spinem, čímž vytváří korelační energii mezi dvěma jadernými spiny. (Alternativně, místo spojení jaderných spin s vodivými spiny přes hyperjemnou interakci, je dalším scénářem spojení vnitřních elektronových spin s vodivými spiny přes výměna interakce.) Teorie je založena na Blokovat vlnové funkce a je proto použitelný pouze pro krystalické systémy. Odvozená výměnná interakce má následující podobu:

${ displaystyle H ( mathbf {R} _ {ij}) = { frac { mathbf {I} _ {i} cdot mathbf {I} _ {j}} {4}} { frac { vlevo | Delta _ {k_ {m} k_ {m}} vpravo | ^ {2} m ^ {*}} {(2 pi) ^ {3} R_ {ij} ^ {4} hbar ^ { 2}}} left [2k_ {m} R_ {ij} cos (2k_ {m} R_ {ij}) - sin (2k_ {m} R_ {ij}) right],}$

kde H představuje Hamiltonian, ${ displaystyle R_ {ij}}$ je vzdálenost mezi jádry i a j, ${ displaystyle mathbf {I} _ {i}}$ je jaderná rotace atomu i, ${ displaystyle Delta _ {k_ {m} k_ {m}}}$ je maticový prvek, který představuje sílu hyperjemné interakce, ${ displaystyle m ^ {*}}$ je efektivní hmotnost elektronů v krystalu a ${ displaystyle k_ {m}}$ je Fermiho hybnost.

Tadao Kasuya z Nagojská univerzita později navrhl, že podobná nepřímá výměna vazby by mohla být aplikována na lokalizované vnitřní d-elektronové spiny interagující prostřednictvím vodivých elektronů.^[2] Tuto teorii rozšířil úplněji Kei Yosida z UC Berkeley, aby získal Hamiltonian, který popisuje (d-elektronový spin) - (d-elektronový spin), (jaderný spin) - (jaderný spin) a (d-elektronový spin) Interakce) - (nukleární spin).^[3] J.H. Van Vleck objasnil některé jemnosti teorie, zejména vztah mezi poruchovými příspěvky prvního a druhého řádu.^[4]

Snad nejvýznamnější aplikací teorie RKKY byla teorie obří magnetorezistence (GMR). GMR bylo objeveno, když bylo zjištěno, že vazba mezi tenkými vrstvami magnetických materiálů oddělených nemagnetickým distančním materiálem osciluje mezi feromagnetickými a antiferomagnetickými jako funkce vzdálenosti mezi vrstvami. Tato feromagnetická / antiferomagnetická oscilace je jednou z předpovědí teorie RKKY.^[5][6]

Reference

Další čtení

• Blandin, A .; Friedel, J. (1959). „Propriétés magnétiques des alliages dilués. Interaction magnétiques et antiferromagnétisme dans les alliages du type métal noble-métal de transition“. Journal de Physique et le Radium. 20 (2–3): 160. doi:10.1051 / jphysrad: 01959002002-3016000.