АКУСТИ́ЧЕСКИЙ ПАРАМАГНИ́ТНЫЙ РЕЗОНА́НС

АКУСТИ́ЧЕСКИЙ ПАРАМАГНИ́ТНЫЙРЕ­ЗОНА́НС (АПР), ре­зо­нанс­ное по­гло­ще­ние энер­гии аку­стич. волн сис­те­мой элек­трон­ных спи­нов па­ра­маг­не­ти­ка, ко­то­рое воз­ни­ка­ет при ра­вен­ст­ве энер­гии кван­та уп­ру­гих ко­ле­ба­ний (фо­но­на) раз­но­сти энер­гий уров­ней па­ра­маг­нит­но­го ио­на. Пред­ска­зан рос. фи­зи­ком С. А. Альт­шуле­ром (1952), впер­вые на­блю­дал­ся Э. Дже­коб­се­ном, Н. Шай­ре­ном, Э. Та­ке­ром в США (1959). АПР мож­но рас­смат­ри­вать как аку­стич. ана­лог элек­трон­но­го па­ра­маг­нит­но­го ре­зо­нан­са (ЭПР). Пе­ре­да­ча энер­гии элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний па­ра­маг­нит­ным час­ти­цам при ЭПР про­ис­хо­дит не­по­сред­ст­вен­но, в то вре­мя как пе­ре­да­ча аку­стич. энер­гии при АПР про­ис­хо­дит по­сред­ст­вом взаи­мо­дей­ст­вия элек­трон­ных спи­нов ато­мов твёр­до­го те­ла с ко­ле­ба­ния­ми кри­стал­лич. ре­шёт­ки (спин-фо­нон­ное взаи­мо­дей­ст­вие). Ко­ле­ба­ния ре­шёт­ки пе­рио­ди­че­ски из­ме­ня­ют рас­стоя­ния ме­ж­ду ато­ма­ми, что при­во­дит к мо­ду­ля­ции внут­ри­кри­с­тал­лич. по­ля и взаи­мо­дей­ст­вий в элек­трон­ных сис­те­мах спи­нов. АПР ре­ги­ст­ри­ру­ет­ся по до­пол­ни­тель­но­му по­гло­ще­нию энер­гии аку­стич. вол­ны в за­ви­си­мо­сти от на­пря­жён­но­сти при­ло­жен­но­го маг­нит­но­го по­ля. Для этих це­лей ис­поль­зу­ют­ся им­пуль­сы аку­стич. волн на час­то­тах 10⁹–10¹¹ Гц.

С по­мо­щью АПР оп­ре­де­ля­ют энер­гетич. спек­тры па­ра­маг­нит­ных ио­нов, ис­сле­ду­ют ме­ха­низ­мы спин-фо­нон­но­го взаи­мо­дей­ст­вия, ди­на­ми­ку элек­трон­но-ядер­ных взаи­мо­дей­ст­вий и не­ли­ней­ных про­цес­сов. Как спек­тро­ско­пич. ме­тод АПР су­ще­ст­вен­но рас­ши­ря­ет воз­мож­но­сти ЭПР, по­сколь­ку при аку­стич. ре­зо­нан­се раз­ре­ше­ны прак­ти­че­ски все пе­ре­хо­ды ме­ж­ду уров­ня­ми энер­гии спи­нов, а в ЭПР – толь­ко маг­нит­ные ди­поль­ные пе­ре­хо­ды. Ме­то­дом АПР ис­сле­до­ва­но боль­шое ко­ли­че­ст­во па­ра­маг­нит­ных ионов в ди­элек­трич. по­лу­про­вод­ни­ко­вых и маг­нит­ных кри­стал­лах, по­лу­че­на ис­чер­пы­ваю­щая ин­фор­ма­ция о зна­че­ни­ях энер­гии спин-фо­нон­но­го взаи­мо­дей­ст­вия, о ло­каль­ных ис­ка­же­ни­ях сим­мет­рии внут­ри­кри­стал­лич. по­ля за счёт струк­тур­ных и при­мес­ных де­фек­тов, а так­же об энер­гии элек­трон­но-ядер­ных взаи­мо­дей­ст­вий. На АПР ос­но­ван ме­тод кон­тро­ля ка­че­ст­ва кри­стал­лов на мик­ро­ско­пич. уров­не.

Раз­ви­тие ис­сле­до­ва­ний по АПР и ди­на­ми­ке спи­но­вых сис­тем при­ве­ло к соз­да­нию кван­то­вых уси­ли­те­лей и ге­не­рато­ров УЗ-волн – аку­стич. ана­ло­гов ла­зе­ров и ма­зе­ров. Ис­сле­до­ва­ния рас­про­стра­не­ния ко­рот­ких аку­стич. им­пуль­сов в ус­ло­ви­ях АПР при­ве­ли к об­на­руже­нию це­ло­го ря­да но­вых эф­фек­тов: аку­стич. спи­но­вое эхо, са­мо­фоку­си­ров­ка аку­стич. волн, ре­зо­нан­сная дис­пер­сия ско­ро­сти зву­ка и вра­ще­ние плос­ко­сти по­ля­ри­за­ции аку­стич. вол­ны. Зна­чи­тель­но боль­шее вре­мя про­хо­ж­де­ния аку­стич. им­пуль­сов че­рез сре­ду по срав­не­нию с оп­тич. им­пуль­сом да­ёт но­вую воз­мож­ность по­лу­чать бо­лее об­шир­ную ин­фор­ма­цию о ме­ха­низ­мах взаи­мо­дей­ст­вия аку­стич. волн с ве­ще­ст­вом и ме­ж­ду со­бой.