В начале сентября 2017 года научный сотрудник ОИКС (НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ) Алтынбаев Евгений, провел эксперимент, являющийся продолжением серии опытов по исследованию динамических свойств магнитной структуры соединений моногерманидов переходных металлов с нецентросимметричной структурой типа В20 с помощью малоуглового рассеяния нейтронов. Эксперименты были проведены в нейтронном центре имени Хайнца Майера-Лейбница, Гархинг, Германия, на установке SANS-1.

Cпомощью метода малоуглового рассеяния нейтронов была исследована темпераутрная эволюция константы жёсткости спиновых волн в образце соединений Fe_1‑xCo_xGe с x = 0.1 и 0.2, синтезированных под высоким давлением [1]. Хорошо известно, что магнитная структура данных соединений упорядочивается в спиновую спираль при низких температурах с волновым вектором k = 0.08 нм^‑1 и k = 0.07 нм^‑1, соответственно [2]. Известно, что дисперсионное соотношение для элементарных возбуждений геликоидальной магнитной системы, сформированной за счёт конкуренции основного ферромагнитнго обменного взаимодействия и взаимодействия Дзялошинского‑Мория, в индуцированной полем ферромагнитной фазе выглядит следующим образом: E_q = (q‑k)² + ΔH, где E_q – это энергия спиновой волны с волновым вектором q, k – волновой вектор магнитной спирали, а – ΔH магнитное поле, отчитываемое от критического значения H_C2 перехода из конической в ферромагнитную фазу [3]. В результате, рассеяние нейтронов на спиновых волнах оказывается сконцентрированым внутри области с центром при q = k, и ограниченной углом отсечки θ_C, зависящем от величины внешнего магнитного поля [4]. Разность между значением внешнего магнитного поля H и величиной поля, необходимого для перехода геликоидального магнетика в индуцированную полем ферромагнитную фазу, H_C2, в данном случае, определяет энергию элементарного возбуждения с волновым вектором q = k. Таким образом, в малых полях, H ‑ H_C2 ~ 0, на карте малоуглового рассеяния был обнаружен квазиупругий пик с центром при q = SD/A, интенсивность которого убывала обратно пропорционально приложенному магнитному полю.

В результате экспериментов, была получена величина спин-волновой жесткости исследованных соединений, а также проанализирована их зависимость от температуры. Также обнаружено, что значение константы спин-волновой жесткости не обращается в ноль при TC. Это позволяет охарактеризовать температурный магнитный фазовый переход в этих соединениях как фазовый переход первого рода.

[1] A. V. Tsvyashchenko, J. Less-Common Met. 99, L9 (1984).
[2] S. V. Grigoriev, S.-A. Siegfried, E. V. Altynbayev, N. M. Potapova, V. Dyadkin, E. V. Moskvin, D. Menzel, A. Heinemann, S. N. Axenov, L. N. Fomicheva, and A. V. Tsvyashchenko, Physical Review B vol. 90 pp. 174414 (2014).
[3] M. Kataoka, Jour. Phys. Soc. Jap., 56, No 10 3635-3647 (1987).
[4] S. V. Grigoriev, A. S. Sukhanov, E. V. Altynbaev, S.-A. Siegfried, A. Heinemann, P. Kizhe, and S. V. Maleyev Phys. Rev. B 92 220415(R) (2015).