|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Ферримагнетизм | Ферримагнетизм (далее Ф) состояние вещества, при котором элементарные магнитные моменты, ионов, входящих в состав вещества (ферримагнетика), образуют две или большее число подсистем – подрешеток. Каждая из подрешеток содержит ионы одного сорта с одинаково ориентированными моментами. моменты ионов разных подрешеток направлены навстречу друг другу или, в более общем случае, образуют сложную пространственную конфигурацию (например, треугольную). Часто число ионов в одной подрешетке в кратное число раз больше, чем в другой. Простейшая модель ферримагнитной упорядоченности показана на рис. 1. Самопроизвольная намагниченность J вещества в ферримагнитном состоянии равна векторной сумме намагниченностей всех подрешеток. Ф можно рассматривать как наиболее общий случай упорядоченного состояния. С этой точки зрения ферромагнетизм есть частный случай Ф, когда в веществе имеется только одна подрешетка.
Антиферромагнетизм есть частный случай Ф, когда все под решетки состоят из одинаковых ионов и J = 0. Термин "ферримагнетизм" был введен Л. Неелем (1948) и происходит от слова феррит – названия большого класса окислов переходных элементов, в которых это явление было впервые обнаружено.
Необходимым условием существования Ф является наличие в веществе положительных ионов (катионов) элементов с незаполненной (d- или f-) электронной оболочкой, обладающих собственным моментом. Между ионами различных подрешеток должно существовать отрицательное обменное взаимодействие, стремящееся установить их моменты антипараллельно. Как правило, это взаимодействие является косвенным обменным взаимодействием, т. е. осуществляется путем обмена электронами через промежуточный немагнитный анион (например, ион рис. 2).
При высоких температурах, когда энергия теплового движения много больше обменной энергии, вещество обладает парамагнитными свойствами (см. Парамагнетизм). Температурная зависимость магнитной восприимчивости парамагнетиков, в которых при низких температурах возникает Ф, обладает характерными особенностями, показанными на рис. 3. Обратная восприимчивость (1/c) таких веществ следует Кюри – Вейса закону с отрицательной константой Q = D при высоких температурах, а при понижении температуры круто спадает, стремясь к нулю при Т ® Qс. В Кюри точке Qс, когда энергия обменного взаимодействия становится равной энергии теплового движения в веществе, возникает ферримагнитная упорядоченность. В большинстве случаев переход в упорядоченное состояние является фазовым переходом 2-го рода и сопровождается характерными аномалиями теплоемкости, линейного расширения, гальваномагнитных и др. свойств.
Возникающая ферримагнитная упорядоченность моментов описывается определенной магнитной структурой, т. е. разбиением на подрешетки, величиной и направлением векторов их намагниченностей. структура может быть определена методами дифракции нейтронов (см. Дифракция частиц). Образование той или иной структуры зависит от структуры вещества и соотношения величин обменных взаимодействий между различными ионами. Обменное взаимодействие определяет только взаимную ориентацию намагниченностей подрешеток друг относительно друга. Другой их параметр – ориентация относительно осей – определяется энергией магнитной анизотропии, которая на несколько порядков меньше обменной энергии.
Существование в ферримагнетике нескольких различных подрешеток приводит к более сложной температурной зависимости спонтанной намагниченности J, чем в обычном ферромагнетике. Это связано с тем, что температурные зависимости намагниченности каждой из подрешеток могут отличаться друг от друга (рис. 4). В результате спонтанная намагниченность, являющаяся в простейшем случае разностью намагниченностей подрешеток, с ростом температуры от абсолютного нуля может: 1) убывать монотонно (рис. 4, а), как в обычном ферромагнетике; 2) возрастать при низких температурах и в дальнейшем проходить через максимум (рис. 4, б); 3) обращаться в нуль при некоторой фиксированной температуре Qк. температуру Qк называют точкой компенсации, при Т > Qк или Т < Qк спонтанная намагниченность отлична от нуля.
Впервые теоретическое описание свойств ферримагнетиков было дано Неелем (1948), который показал, что основные особенности поведения ферримагнетиков могут быть очень хорошо объяснены в рамках теории молекулярного поля. Ферримагнетики в не очень сильных полях (много меньше обменных) ведут себя так же, как ферромагнетики, т.к. такие поля не изменяют структуры. В отсутствии поля они разбиваются на домены, имеют характерную кривую намагничивания с насыщением и гистерезисом. В них наблюдается магнитострикция. В ферримагнетиках с неколлинеарными структурами при доступных значениях поля насыщения обычно не наблюдается. Особыми свойствами ферримагнетики обладают вблизи точки компенсации. Здесь даже слабые поля вызывают взаимный скос и опрокидывание подрешеток. Вдали от точки компенсации такие изменения структуры происходят в сильных (порядка обменных) полях. При определенных условиях в ферримагнетиках наблюдается резонансное поглощение электромагнитной энергии (ферримагнитный резонанс). Изучение Ф развивалось очень бурно и далеко продвинуло физику явлений. Удалось создать теорию ферримагнетиков-диэлектриков (большинство ферримагнетиков является диэлектриками); многие диэлектрики стали широко применяться в радиотехнике, СВЧ-технике, вычислительной технике.
Лит.: Смит Я., Вейн Х., Ферриты, пер. с англ., М., 1962; Редкоземельные ферромагнетики и антиферромагнетцки, М., 1965; Гуревич А. Г., резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М., 1973; Смоленский Г. А., Леманов В, В., Ферриты и их техническое применение, Л., 1975; см. также лит. при статьях Антиферромагнетизм, Ферромагнетизм.
А. С. Боровик-Романов.
Рис. 3. Температурная зависимость обратной магнитной восприимчивости 1/c: 1 - парамагнетика с c = С/Т; 2 - ферромагнетика с c = С/(Т - Q); 3 - антиферромагнетика с c = С/(Т + Q); 4 - ферримагнетика.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
