Магнитное взаимодействие анизотропия кристалла

Энергию магнитного взаимодействия, зависящую от ориентации намагниченности относительно кристаллографических осей, называют энергией магнитной кристаллографической анизотропии. Для кубического кристалла (к ним относятся ферриты со структурой шпинели и г[)аната) эту энергию Еа обычно записывают в виде [2] [c.708]

В результате спин-орбитального взаимодействия в ферромагнетике возникает анизотропия в расположении атомных магнитных моментов относительно осей кристалла. В соответствии с этим в одних направлениях намагничивание проходит при минимальных затратах энергии (направление легкого намагничивания), в других намагничивание затруднено (направления трудного намагничивания). Этот вид магнитной анизотропии называется магнитной кристаллографической анизотропией. Энергия кристаллографической анизотропии для кубических кристаллов описывается выражением [c.314]

Энергия анизотропии. В ферромагнитном кристалле имеются взаимодействия, которые ориентируют вектор намагниченности вдоль определенных кристаллографических направлений, называемых осями легкого намагничивания. Энергия, связанная с этими взаимодействиями, называется энергией магнитной кристаллографической анизотропии или просто энергией магнитной анизотропии. Кобальт является гексагональным кристаллом. Гексагональная ось в кристалле кобальта служит примером оси легкого намагничивания при комнатной температуре (см. рис. 16.33). [c.581]

Следует заметить, что форма линий ферромагнитного резонанса оказалась у нас дельтаобразной. Это связано с тем. что в рассматриваемом приближении функции Грина имеют только полюсы на вещественной оси, и затухание возбуждений отсутствует. Учет затухания, необходимый для рассмотрения формы и ширины резонансной линии, требует перехода к более высоким приближениям (процессам рассеяния спиновых волн друг на друге). Следует, однако, иметь в виду, что фактически затухание спиновых волн (и, следовательно. уширение линии поглощения) связано еще с целым рядом других факторов — магнитной анизотропией кристалла, взаимодействием спиновых волн с фононами, электронами проводимости и т. д. Вопрос о доминирующем механизме затухания пока еще не вполне ясен. [c.251]

Обменная энергия электронов в ферромагнетиках, ответственная за ферромагнитный порядок атомных магнитных моментов в кристалле, имеет электростатич. природу и объясняется законами квантовой механики. Магнитное взаимодействие электронов определяет магнитную анизотропию в ферромагнетиках. Необходимое условие Ф.— наличие постоянных магнитных моментов (спиновых пли орбитальных или обоих вместе) электронных оболочек атомов. Это усло- [c.362]

В случае, когда кристаллы ферромагнетика оказываются подверженными воздействию механических усилий, на кристаллографическую анизотропию накладывается магнитоупругая анизотропия, вызванная дополнительным магнитным взаимодействием атомов вследствие искажения атомной решетки кристалла. [c.97]

Физическую природу магнитной анизотропии впервые установил Н. С. Акулов. В ферромагнитном кристалле имеются взаимодействия, которые ориентируют намагниченности вдоль определенных кристаллографических направлений (осей легкого намагничения). К этому приводит перекрытие электронных орбит спиновые моменты взаимодействуют с орбитальными из-за наличия спин-орбитальной связи, а орбитальные моменты, в свою очередь, взаимодействуют с кристаллической решеткой за счет существующих в ней электростатических полей и перекрытия волновых функций соседних атомов. [c.347]

Наноструктурное состояние влияет на свойства ферромагнетиков. Ферромагнитные материалы имеют доменную структуру, которая возникает в результате минимизации суммарной энергии ферромагнетика в магнитном поле. Согласно [328], она включает энергию обменного взаимодействия, минимальную при параллельном расположении спинов электронов энергию кристаллографической магнитной анизотропии, обусловленную наличием в кристалле осей легкого и трудного намагничивания магнитострикционную, связанную с изменением равновесных расстояний между узлами решетки и длины доменов магнитостатическую, связанную с существованием магнитных полюсов как внутри кристалла, так и на его поверхности. Замыкание магнитных потоков доменов, расположенных вдоль осей легкого намагничивания, снижает магнитостатическую энергию, тогда как любые нарушения однородности ферромагнетика (границы раздела) увеличивают его внутреннюю энергию. [c.94]

Обменное взаимодействие играет основную роль в относительной ориентации спинов, но не определяет направления суммарного спина относительно кристаллографических осей кристалла. Это вырождение по направлениям частично снимается спин-орбитальным взаимодействием. Орбитальное движение электронов связано с кристаллографическими направлениями в кристалле и приводит к появлению аффективного магнитного поля — поля анизотропии (<- 10 —10 э). В результате в кристалле появляется одно или несколько направлений легкого намагничения, вдоль которых преимуш,ественно ориентируется суммарный спин электронов. Энергия взаимодействия магнитного момента спина с полем анизотропии по порядку величины равна энергии спин-спинового взаимодействия, т. е. lO " —10 эрг. [c.104]

Одна из причин магнитной анизотропии ) иллюстрируется схемой на рис. 16.34. Намагниченность кристалла чувствует кристаллическую решетку благодаря перекрытию электронных орбит спиновые моменты. взаимодействуют с орбитальными из-за наличия спин-орбитальной связи, а орбитальные моменты [c.581]

В упрош енной теории, рассмотренной в 5, мы пренебрегали анизотропией коэффициента О = Wa для спиновой диффузии. В действительности же вероятность взаимного переворачивания двух спинов, например является произведением двух величин во-первых, квадрата матричного элемента диполь-дипольного взаимодействия ответственного за это переворачивание (В ), во-вторых, функции формы (v), обратно пропорциональной ширине линии которая в таком кристалле, как Ы с двумя магнитными состав л яюш ими, обусловлена в основном взаимодействием Ти с ближайшими соседями Если угол между направлением поля и плоскостью (100) кристалла изменяется от О до 180°, то, как было найдено из эксперимента, Т примерно пропорционально ширине линии, а отношение между максимальным и минимальным значениями каждой величины оказалось приблизительно равным двум. [c.359]

Установлено, что намагниченность насыщения и температура Кюри не зависят от структурных несовершенств материала, а характеризуют атомное строение фаз, в связи с чем они могут использованы для определения или идентификации этих фаз. Определение намагниченности насыщения на единицу объема или массы, а также изменение их с температурой используют для изучения диаграмм состояния - термомагнитный анализ. Обменное взаимодействие между электронами соседних атомов является основной составляющей магнитной энергии образца. Однако магнитное обменное взаимодействие не совсем изотропно связано с кристаллографическими направлениями в образце. Установлено, что легкость, с которой достигается намагниченность насыщения, различна при намагничивании вдоль различных направлений в кристалле. Если в решетке имеется одно какое-либо преимущественное направление, например, если она гексагональная или тетрагональная, возникает сильная анизотропия обменной энергии и часто наблюдается отчетливо выраженное преимущественное магнитное направление. Определение магнитной анизотропии является чувствительным показателем структуры кристалла. Энергия намагничивания и энергия анизотропии изменяются с температурой, и в точке Кюри анизотропия, как и намагниченность, исчезает. [c.34]

Пользуясь уже описанным ранее классическим приближением (см. раздел 1.1) при записи условия ферромагнитного резонанса (шрез = = уНо), следует иметь в виду большую (порядка 0,1 Т в ферромагнетиках) [29] спонтанную намагниченность, которая приводит к большому резонансному поглощению (в 10 больше, чем в парамагнетиках). Кроме того, магнитные взаимодействия между электронами, участвующими в спонтанном моменте, создают сильные внутренние поля магнитной анизотропии. Это означает, что эффективное поле, а следовательно, и частота резонанса будут зависеть от симметрии кристалла, формы образца, характера расположения во внешнем поле Но кристаллографических осей кристалла. Существование отдельных областей (доменов) с различными направлениями самопроизвольной намагниченности в объеме образца заставляет работать в условиях резонансного насыщения, когда внешнее поле разрушает доменную структуру и в первом приближении можно весь образец представить как однодоменную структуру с однородной намагниченностью. Строго говоря, только поверхности второго порядка (сфера, эллипсоид, бесконечный круговой цилиндр и т. п.) не вносят неоднородности в общую намагниченность образца. Внутреннее магнитное поле в ферромагнетике (кроме указанной кристаллографической магнитной анизотропии) зависит как от величины, так и от ориентации внешних и внутренних упругих напряжений. Пере- [c.182]

Магнитные взаимодействия между электронами, участвующими в спонтанном моменте, создают сильные внутренние поля магнитной анизотропии, что ведет к зависимости эффективного поля, а следовательно, частоты регюнанса от симметрии кристалла, формы образца и характера расположения во внешнем поле // кристаллографических осей кристал.яа. [c.189]

МАГНЙТНАЯ СТРУКТУРА АТОМНАЯ, периодич. пространств, расположение магнитоактивных ионов и упорядоченная ориентация их магнитных моментов в кристалле (ферро-, ферри- или антиферромагнетике). М. с. а. следует отличать от доменной, определяемой характером и взаимным расположением доменов. Периодичность расположения ат. магн. моментов в пр-ве определяется кристаллич. структурой в-ва. За взаимную ориентацию моментов ответственно обменное взаимодействие электростатич. природы, за их общую ориентацию относительно кристаллографич. осей — силы магнитной анизотропии. Более сложные (и слабые) типы магн. вз-ствия могут усложнять М.с. а. (см. Метамагнетик). [c.367]

Отвлекаясь от трудностей при самых низких температурах, следует отметить, что церий-магниевый нитрат обладает рядом интересных свойств. С теоретической точки зрения он представляет единственное пзвестное в настоящее время вещество, магнитные свойства которого полностью, или почти полностью, определяются магнитным дииольным взаимодействием, поэтому подробные исследования его свойств при более низких температурах должны представлять значительный интерес. (В предварительных экспериментах, проведенных в Лейдене, было обнаружено отсутствие остаточного магнитного момента.) С экспериментальной точки зрения существенно, что очень низкие температуры могут быть получены при не очень больших значениях поля, а также что вплоть до весьма низ) их температур Т равно Т. Кроме того, благодаря значительной анизотропии после размагничивания можно включить поле в направлении тригональной оси без большого влияния на температуру. Однако церий-магниевый нитрат практически пеири-годен для исследований, в которых необходимо применять порошкообразные образцы или спрессованные блоки (например, если должен быть осуществлен хороший тепловой контакт с другими исследуемыми материалами). В этом случае между отдельными кристаллами возникают значительные разности температур, которые при самых низких температурах не успевают выравниваться в течение практически приемлемого иромен утка времени (см. п. 19). [c.508]

Разл. магн. подрешётки, образующие ФМ, содержат ионы одного и того же элемента с разл. валентностью, ионы разл. металлов или одинаковые ионы с разл. кристалло-графич. окружением. Атомные магн. моменты ФМ создаются электронами незаполненных d- или /-электронных оболочек ионов переходных металлов, входящих в состав ФМ. Между магн. ионами существуют обменные взаимодействия (ОВ) (см. Обменное взаимодействие в магнетизме), к-рые, наряду с магнитной анизотропией, определяют магнитную атомную структуру ФМ и обычно носят косвенный характер, при к-ром отсутствует прямое перекрытие волновых ф-ций (см. Косвенное обменное взаимодействие, РККИ-обменное взаимодействие). В ферритах наиб, сильным является ОВ между ионами разл. подрешёток, стремящееся установить магн. моменты подрешёток антипараллельно друг другу. [c.286]

Таким образом, энергия анизотропии представляется в виде степенного ряда, причем берутся только члены разложения с четными степенями, поскольку в большинстве ферромагнетиков энергия одинакова при отклонении намагниченности как в положительном , так и в отрицательном направлении от оси легкого намагничивания. В тех случаях, когда энергия анизотропии зависит от направления вдоль оси легкого намагничивания ( однонаправленная анизотропия, связанная, например с анизотропным обменным взаимодействием в гетерогенных кристаллах), энергия анизотропии представляется в виде ряда как по четным, так и по нечетным степеням направляющих косинусов. Коэффициенты Кп в (1-17) — (1-20) называются константами магнитокристаллической анизотропии и сами по себе не имеют физического смысла, они являются коэффициентами членов ряда, служащего для математической записи энергии анизотропии. При этом соотношения между величинами и знаками двух первых констант магнитокристаллической анизотропии /(] и Л г в (1-20) изменяются при изменении направлений, которым соответствует минимум энергии анизотропии в одноосном ферромагнитном кристалле (т. е. равновесных направлений его намагниченности в отсутствие внешнего магнитного поля) [1-8]. Эти направления могут или совпадать с гексагональной осью кристалла, или лежать в базисной плоскости, перпендикулярной оси кристалла, или образовывать конус направлений легкого намагничивания, осью которого является гексагональная ось кристалла (табл. 1-3). [c.21]

Ферромагнитный характер П.обусловлен тем, что в ферро-, ферри- и антиферромагнетиках на магнитные моменты носителей магнетизма действуют мощные обменные силы (см. Обменное взаимодействие), тогда как в парамагнетиках взаимодействие между магнитными моментами обычно мало. В случае изотропных обменных сил, напр, в кубич. кристаллах, не зависит от направления относительно кристаллографич.осей. В других случаях, напр, у гексагональных кристаллов редкоземельных ферромагнетиков, наблюдается анизотропия Хп, т. к. здесь имеет место анизотроиия обменного взаимодействия. [c.592]

Яв.1енне анизотропии проявляется наиболее ясно при наличии у ферромагнитных кубических кристаллов направлений легкого и трудного намагничения (см. 2). Если имеется один или меньше магнитных электронов на каждый атом, как в случае никеля, то это явление не может быть объяснено на основе обменной связи между спинами электронов различных атомов, так как можно показать ), что этот тип взаимодействия всегда приводит к изотропному выражению для энергии, записанной в виде функции от направлений намагничения. [c.657]

Рпс. 16.34. Асимметрия перекрытия электронных оболочек соседних ионов как одна из причин кристаллографической магнитной анизотропии. Вследствио спин-орбитального взаимодействия распределение электронного заряда — не сферическое. Асимметрия связана с направлением спина, поскольку изменение направления спина по отнопаению к осям кристалла изменяет обменную энергию, а также электростатическую энергию взаимодействия распределений заряда пар атомов. Именно эти эффекты приводят к появлению энергии анизотропии. Энергия системы а иная, чем энергия системы 6. [c.582]

Возможны и более сложные типы анизотропии, в частности анизотропия типа легкая плоскость . В последнем случае направления легкого намагничивания образуют плоскость, расположенную перпендикулярно к оси анизотропии. Другим типом взаимодействия, который также играет важную роль в формировании магнитокристаллической анизотропии, является спин-орбитальное взаимодействие, которое, как и магнитное дипольное взаимодействие, пропорционально (о/с) т. е. относится к релятивистским. Обусловленную перечисленными механизмами часть полной энергии магнитоупорядоченного кристалла, зависящую от направления, принято называть энергией магнитной анизотропии гюа. Именно энергией Юа В значительной степени определяется магнитоупругое взаимодействие, или магнитострикция. [c.370]

Действительно, если мы рассмотрим взаимодействия магнитных диполей на этом уровне, то увидим, что они складываются из (1) чисто магнитодипольных взаимодействий между магнитными моментами и (2) взаимодействий между магнитными моментами и электрическим полем кристаллической решетки (спин-орбитальные взаимодействия). Эти взаимодействия по сравнению с описанными выше обменными взаимодействиями имеют относительно малую величину порядка 1 (Уе/с)2. По этой причине часто говорят, что они имеют релятивистское происхождение. Однако, несмотря на их относительную малость по сравнению с обменными взаимодействиями, они действительно играют важную роль в ферромагнитных материалах. Причина этого двойная. Во-первых, эти взаимодействия создают в кристалле предпочтительное направление намагничивания, отвечающее минимуму энергии ферромагнетика. Они, таким образом, приводят к появлению упомянутой выше энергии анизотропии, т. е. к зависимости энергии ферромагнетика от направления вектора намагниченности— факт, не учитываемый обменной энергией. Во-вторых, именно через эти взаимодействия устанавливается связь между внешними источниками тепла и спиновой системой ферромагнетика. Если бы этих взаимодействий между спинами и колебаниями решетки не существовало, то невозможно было бы [c.46]

В качестве первого примера такой структуры укажем на спектр ядерного резонанса протонов, принадлежащих молекулам воды в кристалле Сп804-5Н20 [32]. Парамагнитный ион Си + с одним электроном, удаленным с 3< -оболочки, может рассматриваться в первом приближении как свободный спин с магнитным моментом 2 8. Вследствие неполного замораживания орбитального момента в зеемановский тензор g вводится 20-процентная анизотропия. Среднее расстояние между протоном и ионом меди порядка 2,5 А, и мгновенное поле электронов Не, действующее на протон, будет порядка 600 эрстед. Между соседними ионами Си + существует обменное взаимодействие / 81 82, где кон- [c.188]

Учение о магнитной анизотропии ферромагнетиков лежит в основе всей современной теории технической кривой намагничения. Это учение было создано советским ученым Акуловым [13]. Обширные экспериментальные работы по изучению магнитной анизотропии в ферромагнитных кристаллах и текстурованных поликристаллических металлах и сплавах были проведены Брюхатовым и Киренским [21], Займовским [22] и др. Исследование магнитной анизотропии имело не только теоретический, но и практический интерес, ибо в значительной степени способствовало правильному подходу к проблеме изыскания и улучшения магнитных материалов. Отметим, однако, что причины ферромагнитной анизотропии (с микроскопической точки зрения) еще недостаточно выяснены. Согласно современным представлениям энергия магнитной анизотропии появляется в результате взаимодействия спиновых магнитных моментов с орбитальными (спин-орбитальная связь) оно рассчитывается с помощью квантовомеханических уравнений [23]. Квантовая теория магнитной анизотропии даже в ее приближенной форме очень сложна и далека еще от завершения. [c.32]

Мы видим, что магнитоупругая энергия обязана своим сун1е-ствованием магнитострикции так же как и энергия естественной магнитной анизотропии, она зависит от направления вектора намагниченности в кристалле и создает дополнительные выгодные Энергетические направления 4 областей в решетке (магнитоупругая анизотропия). Таким образом, изменения намагниченности под влиянием упругих деформаций в области смещения и вращения должны быть объяснены тем, что действующие на ферромагнетик упругие напряжения приводят к изменению ориентаций областей в решетке (без изменения абсолютной величины 4). Акулов [1] показал, что эти явления, так же как и магнитострикция в области технического намагничения, определяются магнитными силами взаимодействия атомов в решетке. Разработанная им теория послужила основой для объяснения разнообразных магнитоупругих явлений, протекающих в этой области. Благодаря многочисленным экспериментальным и теоретическим исследованиям, проводившимся в течение длительного времени, магнитоупругие эффекты, наблюдаемые в области смещения и вра-1цения, в настоящее время являются достаточно хорошо изученными. [c.99]

Смотреть страницы где упоминается термин Магнитное взаимодействие анизотропия кристалла : [c.31] [c.630] [c.323] [c.456] [c.105] [c.413] [c.649] [c.545] [c.75] [c.176] [c.179] [c.286] [c.604] [c.183] [c.310] [c.40] [c.286] [c.446] [c.188] [c.380] [c.361] [c.806]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...