Trạng thỏi thuỷ tinh từ (Spin glass hay Cluster glass) cú thể được hiểu là sự đúng băng của cỏc spin theo những hướng hoàn toàn ngẫu nhiờn trong khụng gian, spin glass-trạng thỏi bất trật tự đối với mụmen từ của cỏc nguyờn tử, Cluster glass-trạng thỏi bất trật tự đối với từng đỏm spin gồm một số nguyờn tử.
Thuỷ tinh spin là một hệ từ bất trật tự với cỏc mụmen spin nguyờn tử được đúng băng một cỏch hỗn loạn theo những phương bất kỳ trong khụng gian thực ở dưới một nhiệt độ chuyển pha hữu hạn Tg. Ở cỏc nhiệt độ lớn hơn Tg, hệ nằm trong trạng thỏi thuận từ. Sự khỏc biệt cơ bản giữa trạng thỏi thuận từ và trạng thỏi thuỷ tinh spin là: Trong pha thuận từ tại một nhiệt độ khụng đổi T >> Tg, hệ nằm trong trạng thỏi cõn bằng nhiệt động, cú
nghĩa là hoàn toàn khụng phụ thuộc vào yếu tố thời gian. Năng lượng kớch thớch nhiệt lớn hơn năng lượng liờn kết giữa cỏc spin và gõy nờn một sự bất trật tự hoàn toàn. Cấu hỡnh spin của hệ ở cỏc thời điểm khỏc nhau là hoàn toàn khụng phõn biệt. Cũn trong pha thuỷ tinh spin, hệ tồn tại ở trạng thỏi khụng cõn bằng, cú nghĩa là độ mất trật tự của hệ biến đổi liờn tục theo thời gian cho dự được giữ tại một nhiệt độ khụng đổi. Với thời gian càng dài, hệ càng trở nờn bất trật tự hay núi cỏch khỏc hệ càng hồi phục về gần hơn tới trạng thỏi cõn bằng do kớch hoạt nhiệt.Vấn đề cơ bản ở đõy là sự định hướng
Hỡnh 1.18: Họ đường cong FC và ZFC tại cỏc từ trường khỏc nhau của
hỗn loạn của cỏc spin khụng phải gõy ra do năng lượng kớch thớch nhiệt, mà là bởi sự cạnh tranh của cỏc tương tỏc cựng với cỏc hiện tượng ngẫu nhiờn.
Như vậy ta đó thấy được sự khỏc nhau cơ bản giữa hai trạng thỏi thuận từ và thuỷ tinh spin. Trạng thỏi thuỷ tinh spin cú những tớnh chất đặc biệt lý thỳ với biểu hiện đặc trưng là cỏc hiệu ứng FC (field cooling) và ZFC (zero field cooling). Cỏc hiệu ứng này được quan sỏt trờn đường cong từ độ phụ thuộc nhiệt độ, sau khi đó được làm lạnh trong từ trường ngoài MFC(T) và làm lạnh khụng cú từ trường ngoài MZFC(T). Tại nhiệt độ Tg (nhiệt độ đúng băng spin), đường cong MZFC(T) cú giỏ trị cực đại và khi nhiệt độ tăng thỡ MZFC(T) giảm dần và từ nhiệt độ Tr (nhiệt độ thuận nghịch) trở lờn thỡ khụng cũn sự khỏc biệt giữa MFC(T) và MZFC(T). Khi đú cỏc spin khụng cũn bị đúng băng và trạng thỏi thuỷ tinh spin trong vật liệu bị phỏ vỡ để trở thành trạng thỏi thuận từ. Tại vựng nhiệt độ T<Tg, nếu mẫu được làm lạnh khụng cú từ trường thỡ cỏc spin đúng băng theo những hướng hoàn toàn bất trật tự trong khụng gian và hồi phục rất chậm theo thời gian. Nếu mẫu được làm lạnh trong từ trường thỡ cỏc spin khụng bị đúng băng một cỏch hỗn loạn mà đúng băng trong sự định hướng của từ trường. Do đú cú sự khỏc nhau của từ độ trong hai trường hợp FC và ZFC cụ thể là MFC(T)> MZFC(T). Thụng thường nhận biết trạng thỏi thuỷ tinh spin bằng hiện tượng hồi phục dị thường của từ độ MFC(T). Hỡnh 1.18 cú thể lấy làm vớ dụ cho họ đường cong FC và ZFC tại cỏc từ trường khỏc nhau của La0,7Sr0,3CoO3 [29,1].