марганець і хром є антиферомагнітні. Однак якщо ми якимось чином вплинути на величину постійної грати, то можна зробити відношення більше 1,5. Такого ефекту можна домогтися, наприклад, легуванням. Так феромагнітними є, наприклад, сплави Mn-Cu-Al і з'єднання MnSb, MnBi та ін [3].
Обмінна взаємодія, однак, не може орієнтувати магнітні моменти всіх атомів масивного феромагнетика в одному напрямку. У цьому випадку він би мав велику надлишкову енергію. Феромагнетик послідовно розбивається на домени, області в яких зберігається переважно один напрямок магнітних моментів атомів. Поділ на домени відбувається таким чином, що намагніченості сусідніх доменів спрямовані в протилежні сторони. На краях феромагнетика утворюються замикаючі домени, з іншою орієнтацією намагніченості, які ще сильніше зменшують вільну енергію. Таким чином, феромагнетик в ненамагнічений стан складається з окремих областей, доменів, спонтанно намагнічених до насичення. Намагніченість від одного домену до іншого змінюється стрибкоподібно, між доменами присутній доменна стінка, в якій один напрямок намагніченості поступово змінюється на протилежне. Розмір доменів і їх кількість визначається рівновагою двох енергій, упорядочивающей енергією магнітних моментів окремих атомів всередині доменів, і енергії доменних стінок [3].
У феромагнетиків є характерна температура, звана температурою Кюрі, при перевищенні якої вони переходять у парамагнітний стан. Магнітна сприйнятливість після цієї температури буде змінюватися лінійно [2].
Магнітна сприйнятливість феромагнетика непостійна зі зміною величини прикладеної зовнішнього магнітного поля. Якісна залежність магнітної сприйнятливості приведено малюнку 3 (в) [2].
Малюнок 3 - Гістерезис (а), залежність намагніченості (б) і магнітної сприйнятливості (в) від напруженості прикладеного магнітного поля.
З малюнка 3 (в) видно??, Що магнітна сприйнятливість при зміні величини зовнішнього магнітного поля непостійна і має максимум. Внаслідок цього намагніченість феромагнетика змінюється, як показано на малюнку 3 (б), видно, що вона спочатку зростає, а потім виходить на насичення J нас.
На малюнку 3 (а) показаний цикл перемегнічіванія феромагнетика спочатку з немагнітного стану до насичення в одному напралении, а потім на протилежне і так далі. Видно, що зміна намагніченості деяким чином відстає від зміни напруженості зовнішнього магнітного поля. Така поведінка феромагнетика називають магнітним гістерезисом. Площа петлі гістерезису визначать роботу, яку необхідно затратити для перемагнічування одиничного об'єму ферромагнетика. Відповідно до цього ферромагнетики з широкою петлею гистерезиса називають Магнітотверді, а з вузькою - магнитомягкими. Також на малюнку 3 (а) є позначені кілька характерних для петлі гістерезису величин. Після зняття зовнішнього магнітного поля ферромагнетик не розмагнітиться до нуля, а буде мати так званої залишкової намагніченістю, позначеної на малюнку 3 (а) як J ост. Щоб повністю розмагнітити феромагнетик, необхідно докласти поле, у напрямку зворотне намагнічує, а за величиною рівне H c, яке також називають коерцитивної силою. Якщо розглянути зміну намагніченості при додатку зовнішнього магнітного поля в більш високому масштабі, то можна побачити, що ця зміна не плавне, а носить ступінчастий характер. Така поведінка називається ефектом Баркгаузена, і пов'язано з особливим механізмом намагнічування феромагнетика в цілому, яке полягає в поступовому розширенні домену, напрямок намагніченості якого максимально збігається з напрямком зовнішнього магнітного поля [1-3].
.2 Розмірні ефекти в магнетизм
.2.1 Магнітні характеристики наночастинок
При зменшенні розмірів феромагнітних частинок до наномасштабів їх магнітні властивості змінюються відповідно з декількома розмірними ефектами. По-перше, при певному розмірі частинок, вони переходять в однодоменних стан, коли її розмір стає порівнянним з кореляційним радіусом обмінної взаємодії [4]. Точніше, при зменшенні обсягу частинок, питома вага поверхневої енергії доменних стінок зростає і стає порівнянним з обмінною енергією. У цьому випадку найбільш енергетично вигідним стає однодоменних стан і індивідуальна наночастка розміром нижче критичного являє собою невеликий постійний магніт [5]. Величина критичного розміру переходу в однодоменних стан носить індивідуальний характер для кожної речовини. Теоретична оцінка критичного радіуса в наближенні сферичних частинок наведена в [6, 7], і показана в таблиці 1.
Таблиця 1 - Критичний діаметр однодоменних для деяких матеріалів.
МатеріалКрітіческій діаметр, нмCoот 68 до 70Niот 32 до 55Feот 12 до 30Fe 3 O 4128
Потрібно, однак, зазначити, що термін однодоменних не означає, що частинка намагніче...
