Manyetik anizotropi - Magnetic anisotropy

İçinde yoğun madde fiziği , manyetik anizotropiye bir nesnenin açıklamaktadır manyetik özellikleri olabilir yönüne bağlı olarak, farklı . En basit durumda, bir nesnenin manyetik momenti için tercihli bir yön yoktur . Alanın hangi yöne uygulandığına bakılmaksızın, uygulanan bir manyetik alana aynı şekilde yanıt verecektir . Bu, manyetik izotropi olarak bilinir . Tersine, manyetik olarak anizotropik malzemelerin mıknatıslanması, nesnenin hangi yöne döndürüldüğüne bağlı olarak daha kolay veya daha zor olacaktır.

Manyetik olarak anizotropik malzemelerin çoğu için, malzemeyi manyetize etmenin en kolay iki yönü vardır, bunlar birbirinden 180 ° dönüştür. Bu yönlere paralel olan çizgiye kolay eksen denir . Diğer bir deyişle, kolay eksen, enerjisel olarak elverişli bir spontan manyetizasyon yönüdür . Kolay bir eksen boyunca iki zıt yönün mıknatıslanması genellikle aynı derecede kolay olduğundan ve gerçek mıknatıslanma yönü her iki yöne de kolayca yerleşebilir, bu da kendiliğinden simetri kırılmasının bir örneğidir .

Manyetik anizotropi, ferromanyetiklerde histerezis için bir ön koşuldur : onsuz, bir ferromanyet süperparamanyetiktir .

Kaynaklar

Bir nesnede gözlemlenen manyetik anizotropi birkaç farklı nedenden dolayı gerçekleşebilir. Tek bir nedene sahip olmak yerine, belirli bir nesnenin genel manyetik anizotropisi genellikle bu farklı faktörlerin bir kombinasyonu ile açıklanır:

Manyetokristalin anizotropi

Bir kristalin atomik yapısı , mıknatıslanma için tercihli yönler getirir .

Şekil anizotropisi

Bir parçacık mükemmel bir şekilde küresel olmadığında, manyetikliği giderme alanı tüm yönler için eşit olmayacak ve bir veya daha fazla kolay eksen oluşturacaktır.

Manyetoelastik anizotropi

Gerilim , manyetik davranışı değiştirerek manyetik anizotropiye yol açabilir.

Anizotropi değişimi

Oluşur antiferromanyetik ve ferromanyetik malzemelerin etkileşim.

Moleküler düzeyde

Manyetik anizotropi ve NOE örnekleri

Şekilde benzen halkası (A), alken (B), karbonil (C), alkin (D) ve daha karmaşık bir molekülün (E) manyetik anizotropisi gösterilmektedir. Bu doymamış fonksiyonel grupların (AD) her biri, küçük bir manyetik alan ve dolayısıyla koruyucu etkilerin ve kimyasal kaymaların olağandışı olduğu bazı yerel anizotropik bölgeler (koniler olarak gösterilmiştir) oluşturur . Bisazo bileşiği (E), belirtilen proton {H} 'nin azo gruplarının fotoizomerizasyon durumuna bağlı olarak farklı kimyasal değişimlerde görünebileceğini gösterir. Trans- izomer, böylece manyetik anizotropiye mevcut olmayan çok benzen halkasının koni proton {H} tutar. Da cis formu koni, kalkanlar onu civarında proton {H} sahip olduğu ve kimyasal kayma azaltır. Bu fenomen , daha önce var olanlara (mavi ile gösterilen) ek olarak ortaya çıkan yeni bir dizi nükleer Overhauser etkisi (NOE) etkileşimini (kırmızıyla gösterilmiştir) mümkün kılar .

Tek alanlı mıknatıs

Bir ferromıknatısın en katı anlamda tek alanlı olduğunu varsayalım : manyetizasyon tekdüzedir ve birlikte döner. Eğer manyetik momenti olan ve partikül hacmi , mıknatıslanma olup , burada bir manyetik doygunluk ve vardır yön kosinüs (a bileşenleri birim vektör çok) . Manyetik anizotropi ile ilişkili enerji, en yaygın olanı aşağıda tartışılan çeşitli şekillerde yön kosinüslerine bağlı olabilir. ${\ displaystyle \ scriptstyle {\ boldsymbol {\ mu}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle V}$${\ displaystyle \ scriptstyle \ mathbf {M} = {\ boldsymbol {\ mu}} / V = ​​M_ {s} \ sol (\ alpha, \ beta, \ gamma \ sağ)}$${\ displaystyle \ scriptstyle M_ {s}}$${\ displaystyle \ scriptstyle \ alpha, \ beta, \ gamma}$${\ displaystyle \ scriptstyle \ alpha ^ {2} + \ beta ^ {2} + \ gama ^ {2} = 1}$

Tek eksenli

Tek eksenli anizotropiye sahip manyetik bir parçacığın bir kolay ekseni vardır. Kolay eksen yöndeyse , anizotropi enerjisi şu formlardan biri olarak ifade edilebilir: ${\ displaystyle z}$

${\ displaystyle E = KV \ sol (1- \ gama ^ {2} \ sağ) = KV \ sin ^ {2} \ theta}$

hacim, anizotropi sabiti ve kolay eksen ile parçacığın manyetizasyonu arasındaki açı nerede . Şekil anizotropisi açıkça düşünüldüğünde, sembol genellikle bunun yerine anizotropi sabitini belirtmek için kullanılır . Yaygın olarak kullanılan Stoner-Wohlfarth modelinde , anizotropi tek eksenlidir. ${\ displaystyle \ scriptstyle V}$${\ displaystyle \ scriptstyle K}$${\ displaystyle \ scriptstyle \ theta}$${\ displaystyle \ scriptstyle {\ mathcal {N}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle K}$

Üç eksenli

Üç eksenli anizotropiye sahip bir manyetik parçacık hala tek bir kolay eksene sahiptir, ancak aynı zamanda sert bir eksene (maksimum enerji yönü) ve bir orta eksene ( enerjideki bir eyer noktasıyla ilişkili yön ) sahiptir. Koordinatlar, enerjinin forma sahip olması için seçilebilir

${\ displaystyle E = K_ {a} V \ alpha ^ {2} + K_ {b} V \ beta ^ {2}.}$

Eğer kolay eksen yönü, ara eksen yönü ve sabit ekseni yönü. ${\ displaystyle \ scriptstyle K_ {a}> K_ {b}> 0,}$${\ displaystyle z}$${\ displaystyle y}$${\ displaystyle x}$

Kübik

Kübik anizotropiye sahip manyetik bir parçacık, anizotropi parametrelerine bağlı olarak üç veya dört kolay eksene sahiptir. Enerjinin formu var

${\ displaystyle E = KV \ sol (\ alfa ^ {2} \ beta ^ {2} + \ beta ^ {2} \ gama ^ {2} + \ gama ^ {2} \ alfa ^ {2} \ sağ) .}$

Eğer kolay eksenleri ve eksenleri. İle karakterize edilen dört kolay eksen varsa . ${\ displaystyle \ scriptstyle K> 0,}$${\ displaystyle x, y,}$${\ displaystyle z}$${\ displaystyle \ scriptstyle K <0,}$${\ displaystyle x = \ pm y = \ pm z}$

Referanslar

daha fazla okuma