Ефект де Гааза-ван Альфена — осциляції намагніченості металів в залежності від величини прикладеного магнітного поля. Спостерігається при низьких температурах в чистих металах. Необхідні сильні магнітні поля. Використовується для вивчення поверхні Фермі в металах. Причиною виникнення осциляцій намагніченості є квантування Ландау для електронів. Збільшення намагніченості виникає тоді, коли рівень Фермі збігається з одним із рівнів Ландау.
Ефект названий на честь Вандера Йоганнеса де Гааза та його учня Пітера ван Альфена.
Історія відкриття та пояснення Осциляційна залежність магнітної сприйнятливості металу від магнітного поля , що пов'язана з магнітним квантуванням енергії орбітального руху носіїв заряду, теоретично була передбачена Ландау в роботі «Діамагнетизм металів», надрукованої у 1930L.D. Landau, Zeits. Phys., 64,629 (1930).. У тому ж році незалежно з'явилося повідомлення де Гааза й ван Альфена «Note on the dependence of the susceptibility of diamagnetic metal on the field» щодо спостереження осциляційної залежності при зміні магнітного поля в монокристалах вісмутуW.J. de Haas and P.M. van Alphen, Leiden Commun., 208d (1930). . Ефект одержав назву по прізвищах авторів експериментального відкриття. Згодом осциляції де Гааза – ван Альфена (дГвА) були виявлені в багатьох металахD. Shoenberg, Magnetic Oscillations in Metals, Cambridge University Press, 1984 (рос.пер. Магнитные осцилляции в металлах, Москва, Мир, 1986). .
Вперше на можливість визначення геометрії поверхні Фермі (ПФ) з періоду осциляцій дГвА звернув увагу Онсагер в 1952 р. у роботі «Interpretation of de Haas van Alphen effect»L. Onsager, Phil.Mag. 43, 1006 (1952).. Онсагер, виходячи з правила квантування Бора — Зоммерфельда,
записав зв'язок між номерами максимумів на осциляційної залежності, яким відповідають значення поля , й екстремальними перетинами ПФ площинами , де — проєкція імпульсу електрону на напрямок магнітного поля, И. М. Лифшиц, А. М. Косевич ЖЭТФ,27, 730 (1955).,
Строгий розв'язок задачі у квазікласичному наближенні про залежність магнітної сприйнятливості металу від величини сильного магнітного поля при найбільш загальних припущеннях щодо закону дисперсії електронів провідності був отриманий І. Ліфшицем і КосевичемИ. М. Лифшиц, А. М. Косевич ДАН СССР, 96, 963—966, (1954).. Загальна формула, що описує осциляції магнітної сприйнятливості відома зараз у науковій літературі, як формула Ліфшиця — Косевича. У тому ж 1954 році у роботі І. М. Ліфшиця й О. В. ПогорєловаИ. М. Лифшиц, А. В. Погорелов ДАН СССР, 96, 1143 (1954)., було показано, що якщо відомі всі екстремальні перетини довільної опуклої ПФ, то можна однозначно визначити її форму.В. Г. Песчанский, Ю.A. Колесниченко. Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2014, т. 40, No. 4, с. 351—354
Формула Ліфшиця — Косевича Автори теорії обчислили коливну частину магнітного моменту вздовж магнітного поля:
за умов,
де — об'єм металу, , — температура, — маса вільного електрона, , стала Больцмана . Температурна залежність амплітуди осциляцій дозволяє знайти значення циклотронної маси електрона , - циклотронна частота. Коливна частина магнітної сприйнятливості .
Див. також Осциляції Шубникова-де Гааза
Примітки