Сперимагнетизм

Сперимагнети́зм — магнитное состояние в магнетиках, в которых присутствуют флуктуации обменных и магнитокристаллических взаимодействий, состоящих из двух и более магнитных подсистем, связанных друг с другом отрицательными обменными взаимодействиями.

Физические основы

Файл:Сперимагнитная структура намагниченности.svg

Рис. 1. Сперимагнитная структура намагниченности (стрелками обозначены магнитные моменты)

В некоторых магнитных материалах (магнетиках) существуют две или более системы с разными видами магнитных моментов, причём хотя бы один из которых связан со случайными магнитными моментами. Физически это означает, что сперимагнетик содержит ионы двух или более магнитных веществ, причём магнитные моменты хотя бы одной системы заморожены со случайными ориентациями (см. рисунок 1). Суммарный магнитный момент сперимагнетиков есть величина постоянная, поскольку преобладает ферромагнитное упорядочивание в одной из составляющих его систем, что позволяет рассматривать его как неколлинеарный ферромагнетик. Математически это означает, что

$\sum _{i}^{N}{\overrightarrow {M_{i}}}=const$.

В случае, когда все виды магнитных моментов одинаковы, такую систему называют асперомагнитной.

Из рисунка 1 видно, что в подсистеме со случайными ориентациями они заключены в некотором пространственном конусе (в отличие от сперомагнетиков).

Примером сперимагнетиков могут служить аморфные соединения типа ${\ce {Tb - Fe}}$, ${\ce {Tb - Co}}$, и другие.

Хаотическую «заморозку» магнитных моментов ниже определённой температуры описывает первый член в гамильтониане, описывающий аксиальную одноионную анизотропию:

${\widehat {H}}=-\sum _{i}D_{i}({\widehat {S}}_{z})_{i}^{2}-\sum _{i,j}I_{ex}{\widehat {S}}_{i}{\widehat {S}}_{j}$,

где $D_{i}$ — константа аксиальной одноионной анизотропии, $S_{z}$ — проекция спина иона на направление оси одноосной анизотропии. Первый член этого гамильтониана играет существенную роль для обладающих анизотропией $4f$-элементов.

Файл:Сперимагнетизм 1.svg

Рис. 2. Взаимосвязь между разновидностями магнетизма (по К. М. Хёрду)

На рисунке 2 показана взаимосвязь разновидностей магнетизма согласно классификации К. М. Хёрда.

Сперомагнетики применяются в технике, медицине, системах автоматического управления, магнитных покрытиях, компонентах, устройствах и методах неразрушающего контроля.

Литература

• Бозорт Р. М. Ферромагнетизм. — Москва : Изд. иностранной литературы, 1956.
• Mattis D. С. The theory of magnetism. — Berlin: Springer-Verlag, 1981.
• Хёрд К. М. Многообразие видов магнитного упорядочения в твёрдых телах. // Успехи физических наук, 1984, Т. 142, № 2, C. 331—355.
• Вонсовский С. В. Магнетизм. — Москва : Наука, 1984.
• Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы : учебник для вузов. — Москва : Высшая школа, 1986.
• Зайкова В. А., Старцева И. Е., Филиппов Б. Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. — Москва : Наука, 1992.

Ссылки

• [Pletnyov_S._V. Магнитное поле: Свойства и применение]

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Сперимагнетизм», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Сперимагнетизм» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».