Формирование в системе (Sm-=SUB=-1-y-=/SUB=-Gd-=SUB=-y-=/SUB=-)-=SUB=-0.55-=/SUB=-Sr-=SUB=-0.45-=/SUB=-MnO-=SUB=-3-=/SUB=- манганитов фазы бесщелевой Z-=SUB=-2-=/SUB=--спиновой жидкости в нулевом магнитном поле: топологические фазовые переходы в состояния с низкой и высокой плотностью 2D-вихревых пар, индуцированных магнитным полем

Исследована эволюция основного состояния ансамбля спинов марганца в системе (Sm 1-y Gd y ) 0.55 Sr 0.45 MnO 3 при изовалентном замещении редкоземельных ионов самария с большим радиусом на ионы гадолиния со значительно меньшим радиусом. При анализе результатов измерения температурных зависимостей ac магнитной восприимчивости и полевых зависимостей dc намагниченности использовалась модель Гейзенберга-Китаева, описывающая переход от упорядоченного состояния спинов с классическим изотропным АФМ-обменом к фрустрированному состоянию спинов с квантовым сильно анизотропным ФМ-обменом. Установлен непрерывный переход от 3D-ферромагнитного состояния спинов марганца в исходном образце с y=0 к зигзагообразному АФМ-упорядочения спинов CE-типа в ab плоскостях для y=0.5, сосуществующего в образцах с y=0.5, 0.6 и 0.7 при температурах ниже T N =~48.5 K с неупорядоченной фазой типа квантовой фазы Гриффитса. При дальнейшем росте концентрации гадолиния происходит плавление зигзагообразной АФМ-структуры CE-типа, что приводит к появлению в Gd 0.55 Sr 0.45 MnO 3 в области температур близкой к абсолютному нулю необычной фазы с характерными признаками бесщелевой Z 2 -квантовой спиновой жидкости в нулевом внешнeм магнитном поле Скачкообразные изменения изотерм намагничивания, измеренных при 4.2 K в интервале полей ±75 kOe, объяснены квантовыми фазовыми переходами Z 2 -спиновой жидкости в фазу с топологическим порядком в слабых магнитных полях и поляризованную фазу в сильных полях. Существенная разница критических полей и величины скачков намагниченности в изотермах свидетельствует о существовании гистерезисных явлений в процессах намагничивания-размагничивания квантовой спиновой жидкости, вызванных различием процессов локализации-делокализации 2D-вихревых пар, индуцированных магнитным полем в квантовой спиновой жидкости с беспорядком. DOI: 10.21883/FTT.2017.12.45226.251