Составители:
Рубрика:
Обменные интегралы в (25) могут быть как положительными, так и
отрицательными. Это зависит от соотношения размера d электронных
оболочек, участвующих в образовании обменной связи, и расстояний а
между атомами (постоянной решетки). Для кристаллов, у которых a/d >
1,5 (Fe,Co,Ni,Gd), обменный интеграл положительный. У кристаллов с a/d
< 1,5 (Mn,Cr) обменный интеграл отрицательный, причем он тем больше
по модулю, чем меньше
отношение a/d.
Знак обменного интеграла определяет, какая ориентация спинов
электронов, участвующих в образовании обменной связи, является
выгодной – параллельная или антипараллельная. При положительном
знаке обменного интеграла обменная энергия отрицательна и энергия
системы в целом уменьшается в том случае, когда спины атомов
параллельны друг другу. Это должно иметь место у железа, кобальта и
никеля. Спинам электронов недостроенных 3d - оболочек этих атомов
энергетически выгодно выстраиваться параллельно друг другу, вызывая
предельное магнитное насыщение домена. Поэтому Fe, Co, Ni являются
ферромагнетиками. У Mn и Cr J< 0, вследствие чего выгодным является
антипараллельное расположение спинов у соседних атомов решетки.
Поэтому Mn и Cr не обладают ферромагнитными свойствами. Однако при
увеличении постоянной решетки эти вещества могут переходить в
ферромагнитное состояние.
Таким образом, наличие в атомах внутренних недостроенных оболочек
и положительный знак обменного интеграла являются теми условиями,
при которых возникает ферромагнетизм.
Как уже отмечалось, ферромагнетик самопроизвольно (спонтанно)
разбивается на домены, намагниченные до насыщения вследствие
параллельной ориентации в них спиновых магнитных моментов,
происходящей под действием обменных сил. Магнитная энергия
кристалла
уменьшается при увеличении количества доменов. Однако это
уменьшение компенсируется увеличением обменной энергии границ
раздела между доменами. Поэтому при определенном размере доменов
свободная (магнитная) энергия оказывается минимальной. Как показывает
расчет и эксперимент, для железа поперечный размер доменов составляет
~ 0,01 – 0,1 мкм.
При отсутствии внешнего магнитного поля домены ориентируются так,
что магнитный момент ферромагнетика
в целом равен нулю. При
наложении поля ферромагнетик намагничивается, приобретая отличный
от нуля магнитный момент. По характеру физических явлений процесс
намагничения можно разделить на три стадии. При сравнительно
небольших полях она происходит за счет роста доменов, вектор
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 93
- 94
- 95
- 96
- 97
- …
- следующая ›
- последняя »
