Физическая реализация одномерных систем

Для создания магнитной цепочки необходимо найти материал, в котором магнитные ионы взаимодействуют друг с другом вдоль цепочек, почти изолированных одна от другой большими немагнитными ионами, радикалами или молекулярными группировками. Ткие материалы были найдены. Например, в бензоате меди (Сu(С₆Н₅СОО)₂-3Н₂О) - моноклинная решетка - большие плоские бензоатные группы упакованы так, что, с одной стороны, магнитные ионы Сu⁺⁺ могут сблизиться по оси с на расстояние, где обменное взаимодействие уже существенно. А с другой стороны, в направлениях осей а и b цепочки удерживаются достаточно далеко друг от друга (рис. 3.7). Этот материал считается простым одномерным антиферромагнетиком, описываемым моделью Гейзенберга

Очень сходные свойства обнаруживает и дипири–диндихлорид меди (CuCl₂ – 2NC₅H₅). В нем, по всей видимости, обменное взаимодействие между ионами Сu⁺⁺ в цепочках, вытянутых вдоль оси с, осуществляется через связи Сu – Сl – Сu.

 

 

Рис.3.7. Магнитные цепочки, возникающие в бензоате меди. Остальная часть цепочки заполнена ионами бензоата и молекулами воды.

 

Первым примером электронной одномерной системы могла бы служить длинная полимерная цепь. Однако в таких соединениях связи почти всегда полностью насыщены, в результате чего поведение электронов в них определяется в основном корреляционными эффектами. С равным правом можно считать здесь, что электроны

 

Рис. 3.8. Часть структуры ТММС, содержащая магнитную цепочку.

 

 

 

Рис.3.9. В полинитриде серы цепочки, соединенные ненасыщенными связями, вытянуты вдоль кристаллографического направления.

 

либо заполняют локализованные (связывающие) орбитали, либо делокализованные состояния, описываемые функциями Блоха. С другой стороны, в «неорганическом» полимере (рис.3.9), поли(нитриде серы) (SN)_X, наблюдается настоящая металлическая проводимость. Она обусловлена переносом электронов вдоль протяженных цепочек, составленных из химически насыщенных связей, т.е. здесь имеет место нечто близкое к одномерному металлу.