Спиновые Стёкла

Между магнитными ионами существует дальнодействующее РККИ-обменное взаимодействие посредством электронов проводимости. Экспериментально изучались с 1960-х годов, в качестве важной работы часто цитируют Cannella, Mydosh, 1972.

Спиновые стёкла рассматриваются как состояние магнитной системы со случайным распределением спин-спиновых взаимодействий. В системе отсутствует дальний порядок, причем беспорядок в системе замороженный, то есть не меняется со временем. Энергия обменного взаимодействия осциллирует, меняя знак, в зависимости от расстояния между атомами, поэтому в спиновых стёклах конкурируют ферромагнитные и антиферромагнитные взаимодействия, распределённые случайным (но постоянным во времени) образом благодаря случайному расположению магнитных атомов.

Спиновые стёкла отличаются от других магнетиков рядом свойств:

• зависимость магнитной восприимчивости от температуры претерпевает резкий излом (англ. cusp) при критическом значении температуры ${\displaystyle T_{c}}$ , ${\displaystyle T_{c}}$  возрастает с увеличением концентрации магнитных примесей и уменьшается с ростом частоты приложенного магнитного поля (снижение критической температуры наблюдается даже для очень медленного изменения магнитного поля, вплоть до минут). Само магнитное поле размывает излом. Такое поведение говорит о том, что равновесие в спиновых стёклах устанавливается медленно;
• спиновые стёкла демонстрируют магнитную вязкость, то есть зависимость магнитного момента от времени при температурах ниже ${\displaystyle T_{c}}$ ;
• магнитная часть теплоёмкости зависит от температуры линейно в области низких температур, а в точке ${\displaystyle T_{c}}$  наблюдается плавный максимум теплоёмкости. Это говорит о сильной вырождённости основного состояния спиновых стёкол.

Спиновые стёкла отличает возможность фазового перехода, связанного с локальным замораживанием спинов. Для описания такого фазового перехода можно ввести случайную величину ${\displaystyle {\mathbf {m} }_{i}=\langle {\mathbf {s} }_{i}\rangle _{T}}$ , где ${\displaystyle {\mathbf {s} }_{i}}$  — спин ${\displaystyle i}$ -го узла, ${\displaystyle \langle \dots \rangle _{T}}$  — термодинамическое усреднение по Гиббсу. Величина ${\displaystyle q=\langle m_{i}^{2}\rangle _{c}}$ , определяющая средний квадрат намагниченности (где ${\displaystyle \langle \dots \rangle _{c}}$  — усреднение по конфигурациям), называется параметром порядка Эдвардса — Андерсона.

В ненулевом внешнем магнитном поле ${\displaystyle h_{0}}$  параметр Эдвардса — Андерсона связан с точкой фазового перехода ${\displaystyle T_{f}}$  как ${\displaystyle q=h_{0}^{2}/(T^{2}-T_{f}^{2})}$ .

• Магнетизм
• Замороженный беспорядок (англ.)
• Метод реплик (статистическая физика)
• Cavity method (англ.)