Ферромагнетики — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 апреля 2018; проверки требуют 8 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 апреля 2018; проверки требуют 8 правок. Ферромагнетик — упорядочивание магнитных моментов.

Ферромагне́тики — вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое (при температуре ниже точки Кюри) способно обладать намагниченностью в отсутствии внешнего магнитного поля.

• Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.
• При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.
• Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса.
• Ферромагнетики притягиваются магнитом.

Среди химических элементов[править | править код]

Среди химических элементов ферромагнитными свойствами обладают переходные элементы Fe, Со и Ni (3d-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Ho, Er (см. Таблицу 1).

Таблица 1. — Ферромагнитные металлы

Металлы Tc, К Js0, Гс Fe 1043 1735,2 Co 1403 1445 Ni 631 508,8 Gd 289 1980

Металлы Tc, К Js0, Гс Tb 223 2713 Dy 87 1991,8 Ho 20 3054,6 Er 19,6 1872,6

J_s0 — величина намагниченности единицы объёма при абсолютном нуле температуры, называемая спонтанной намагниченностью. T_c — точка Кюри (критическая температура, выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком).

Для 3d-металлов и для гадолиния (Gd) характерна коллинеарная ферромагнитная атомная структура, а для остальных редкоземельных ферромагнетиков — неколлинеарная (спиральная и др.; см. Магнитная структура).

Среди соединений[править | править код]

Ферромагнитами также являются многочисленные металлические бинарные и более сложные (многокомпонентные) сплавы и соединения упомянутых металлов между собой и с другими неферромагнитными элементами, сплавы и соединения хрома (Cr) и марганца (Mn) с неферромагнитными элементами (так называемые гейслеровы сплавы), например, сплав Cu₂MnAl, соединения ZrZn₂ и Zr_xM_1−xZn₂ (где М — это Ti, Y, Nb или Hf), Au₄V, Sc₃In и др. (Таблица 2), а также некоторые соединения металлов группы актиноидов (например, UH₃).

Соединение	Tc, К	Соединение	Tc, К
Fe3AI	743	TbN	43
Ni3Mn	773	DyN	26
FePd3	705	EuO	77
MnPt3	350	MnB	578
CrPt3	580	ZrZn2	35
ZnCMn3	353	Au4V	42—43
AlCMn3	275	Sc3ln	5—6

Другие известные[править | править код]

Особую группу ферромагнетиков образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагнитных атомов (например, Fe или Со) в диамагнитной матрице Pd. В этих веществах атомные магнитные моменты распределены неупорядоченно (при наличии ферромагнитного порядка отсутствует атомный порядок). Ферромагнитный порядок обнаружен также в аморфных (метастабильных) металлических сплавах и соединениях, аморфных полупроводниках, в обычных органических и неорганических стёклах, халькогенидах (сульфидах, селенидах, теллуридах) и т. п. Число известных неметаллических ферромагнетиков пока невелико. Это, например, оксид хрома(IV) и ионные соединения типа La

1−xCa_xMnO₃(0,4 > x > 0,2), EuO, Eu₂SiO₄, EuS, EuSe, EuI₂, CrB₃ и т. п. У большинства из них точка Кюри лежит ниже 1 К. Только у соединений Eu, халькогенидов, CrB₃ значение Q составляет порядка 100 К.

Ферромагнетизм — Википедия

Не следует путать с Ферримагнетизм. Три примера ферромагнитного упорядочения линейной цепочки магнитных моментов

Ферромагнетизм (англ. ferromagnetism) — появление спонтанной намагниченности при температуре ниже температуры Кюри^[1] вследствие упорядочения магнитных моментов, при котором большая их часть параллельна друг другу. Вещества, в которых возникает ферромагнитное упорядочение магнитных моментов, называются ферромагнетиками

[2].

Содержание

• 1 Описание
• 2 См. также
• 3 Примечания
• 4 Литература
• 5 Ссылки

Появление спонтанной намагниченности при температуре ниже температуры Кюри связано с формированием дальнего порядка магнитных моментов атомов, ионов или коллективизированных электронов, когда эти моменты сонаправлены. За формирование ферромагнитного порядка отвечает обменное взаимодействие магнитных моментов^[1][2].

• Критерий Стонера

1. ↑ ^{1 2} Хохлов Д. Р. Ферромагнетизм (неопр.). Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологиями терминов (эл. издание). Роснано. Дата обращения 30 мая 2013. Архивировано 30 мая 2013 года.
2. ↑ ^{1 2} Ферромагнетизм // Физическая энциклопедия: в 5 томах / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол.: Д. М. Алексеев,А. М. Балдин, А. М. Бонч-Бруевич, и др.. —
   М.: Большая Российская энциклопедия, 1998—1999. — Т. 5 (Стробоскопические приборы — Яркость). — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-034-7.

• Физическая энциклопедия: в 5 томах / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол.: Д. М. Алексеев,А. М. Балдин, А. М. Бонч-Бруевич, и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998—1999. — Т. 5 (Стробоскопические приборы — Яркость). — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-034-7.
• Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологиями терминов / под ред. С. В. Калюжного. — М.: Физматлит, 2010. — 528 с. — ISBN 978-5-9221-1266-6.

• При написании этой статьи использовался материал^{(статья, авторы)} из издания «Словарь нанотехнологических терминов» (2009—…), доступного по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.

Это заготовка статьи по физике. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Магнитные состояния
диамагнетизм супердиамагнетизм парамагнетизм суперпарамагнетизм ферромагнетизм суперферромагнетизм антиферромагнетизм ферримагнетизм гелимагнетизм метамагнетизм микромагнетизм спиновое стекло спиновый лед ферромагнитный сверхпроводник

Ферримагнетики — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ферримагнитное упорядочивание.

Ферримагне́тики — материалы, у которых магнитные моменты атомов различных подрешёток ориентируются антипараллельно, как и в антиферромагнетиках, но моменты различных подрешёток не равны, и, тем самым, результирующий момент не равен нулю. Ферримагнетики характеризуются спонтанной намагниченностью. Различные подрешётки в них состоят из различных атомов или ионов, например, ими могут быть различные ионы железа, Fe²⁺ и Fe³⁺. Свойствами ферримагнетиков обладают некоторые упорядоченные металлические сплавы, но, главным образом, различные оксидные соединения, среди которых наибольший практический интерес представляют ферриты.

Ферримагнетики имеют доменную структуру, состоящую из двух или более подрешеток, связанных антиферромагнитно (антипараллельно). Поскольку подрешетки образованы атомами (ионами) различных химических элементов или неодинаковым их количеством, они имеют различные по величине магнитные моменты, направленные антипараллельно. В результате появляется отличная от нуля разность магнитных моментов подрешеток, приводящая к спонтанному намагничиванию кристалла. Таким образом, ферримагнетики можно рассматривать как нескомпенсированные антиферромагнетики (у них магнитные моменты атомов не скомпенсированы). Своё название эти материалы получили от ферритов — первых некомпенсированных антиферромагнетиков, а магнетизм ферритов назвали ферримагнетизмом. У ферритов доменная структура, как и у ферромагнетиков, образуется при температурах ниже точки Кюри. К ферритам применимы все магнитные характеристики, введенные для ферромагнетиков. В отличие от ферромагнетиков, они имеют высокое значение удельного сопротивления, меньшую величину индукции насыщения, более сложную температурную зависимость индукции. Ферромагнетизм в металлах объясняется наличием обменного взаимодействия, которое образуется между соприкасающимися атомами, а также взаимной ориентацией спиновых магнитных моментов. В ферримагнетиках магнитные моменты ионов ориентированы антипараллельно, и обменное взаимодействие происходит не непосредственно, а через ион кислорода О

2−. Такое обменное взаимодействие называют косвенным обменом или сверхобменом. Оно усиливается по мере приближения промежуточного угла от 0° к 180°.

Парамагнетики — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 сентября 2019; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 сентября 2019; проверки требуют 4 правки. Парамагнетик в присутствии сильного магнитного поля.

Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля (J↑↑H) и имеют положительную магнитную восприимчивость, но значительно меньшую единицы. Парамагнетики относятся к слабомагнитным веществам, магнитная проницаемость незначительно отличается от единицы μ≳1{\displaystyle \mu \gtrsim 1}.

Термин «Парамагнетизм» ввёл в 1848 году Майкл Фарадей, который разделил все вещества на ферромагнитные, диамагнитные, парамагнитные, сперомагнитные (асперомагнетики) и ферримагнитные (миктомагнетики).

Вещества парамагнетика обладают собственными магнитными моментами, которые под действием внешних полей ориентируются по полю и тем самым создают результирующее поле, превышающее внешнее. Парамагнетики втягиваются в магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения собственные магнитные моменты атомов ориентированы совершенно беспорядочно.

К парамагнетикам относятся алюминий (Al{\displaystyle {\ce {Al}}}), платина (Pt{\displaystyle {\ce {Pt}}}), многие другие металлы (щелочные и щелочно-земельные металлы, а также сплавы этих металлов), кислород (O2{\displaystyle {\ce {O2}}}), оксид азота (NO{\displaystyle {\ce {NO}}}), оксид марганца (MnO{\displaystyle {\ce {MnO}}}), хлорное железо (FeCl3{\displaystyle {\ce {FeCl3}}}) и другие.

Парамагнетиками становятся ферро- и антиферромагнитные вещества при температурах, превышающих, соответственно, температуру Кюри или Нееля (температуру фазового перехода в парамагнитное состояние).

Свойства:

— Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна и значительно меньше единицы.

— При не слишком высоких температурах парамагнетики обладают самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.

— Для парамагнетиков характерно явление гистерезиса.

— Парамагнетики притягиваются магнитом в присутствии сильного магнитного поля, но в отсутствии не притягиваются.

Антиферромагнетики — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Антиферромагнетик — магнитные моменты вещества направлены противоположно и равны по силе.

Антиферромагнетик — вещество, в котором установился антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов. В антиферромагнетиках спиновые магнитные моменты электронов самопроизвольно ориентированы антипараллельно друг другу. Такая ориентация охватывает попарно соседние атомы. В результате антиферромагнетики обладают очень малой магнитной восприимчивостью и ведут себя как слабые парамагнетики.

Обычно вещество становится антиферромагнетиком ниже определённой температуры TN{\displaystyle T_{N}}, так называемой точки Нееля и остаётся антиферромагнетиком вплоть до TK{\displaystyle T_{K}}.

Среди элементов антиферромагнетиками являются твёрдый кислород (a-модификация при TN<24K{\displaystyle T_{N}<24K}), хром (TN=310K{\displaystyle T_{N}=310K}), а также ряд редкоземельных металлов. В последних обычно наблюдаются сложные антиферромагнитные структуры в температурной области между TN{\displaystyle T_{N}} и (OK<T1<TN{\displaystyle OK<T_{1}<T_{N}}). При более низких температурах они становятся ферромагнетиками. Данные о наиболее известных антиферромагнетиках — редкоземельных элементах — приведены в таблице ниже.

Данные о наиболее известных антиферромагнетиках

Элемент	T1, K	TN, K
Dy	85	179
Ho	20	133
Er	20	85
Tm	22	60
Tb	219	230

Антиферромагнетики среди химических соединений[править | править код]

Число известных химических соединений, которые становятся антиферромагнетиками при определённых температурах, приближается к тысяче. Ряд наиболее простых антиферромагнетиков и их температуры TN{\displaystyle T_{N}} приведены в таблице ниже. Большая часть антиферромагнетиков обладает значениями TN{\displaystyle T_{N}}, лежащими существенно ниже комнатной температуры. Для всех гидратированных солей TN{\displaystyle T_{N}} не превышает 10K{\displaystyle 10K}, например TN=4,31K{\displaystyle T_{N}=4,31K} у CuCl2×2h3O{\displaystyle CuCl_{2}\times 2H_{2}O}.

Ряд наиболее простых антиферромагнетиков

Соединение TN, K MnSO4 12 FeSO4 21 CoSO4 12 NiSO4 37 MnCO3 32,5 FeCO3 35 CoCO3 38 NiCO3 25

Соединение TN, K MnO 120 FeO 190 CoO 290 NiO 650 MnF2 72 FeF2 79 CoF2 37,7 NiF2 73,2

• С использованием атомов антиферромагнетика при низких температурах возможно создание ячеек памяти, содержащих всего 12 атомов (для сравнения, в современных жестких дисках для хранения 1 бита информации необходимо около 1 млн. атомов) ^[1][2].

• Тябликов С. В. Методы квантовой теории магнетизма. — 2-е изд. — М., 1975.

• Савельев И. В. Т. 2: Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика. — М.: Наука.

Ферромагнетики Википедия

Ферромагнетик — упорядочивание магнитных моментов.

Ферромагне́тики — вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое (при температуре ниже точки Кюри) способно обладать намагниченностью в отсутствии внешнего магнитного поля.

Свойства ферромагнетиков

• Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.
• При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.
• Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса.
• Ферромагнетики притягиваются магнитом.

Представители ферромагнетиков

Среди химических элементов

Среди химических элементов ферромагнитными свойствами обладают переходные элементы Fe, Со и Ni (3d-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Ho, Er (см. Таблицу 1).

Таблица 1. — Ферромагнитные металлы

Металлы Tc, К Js0, Гс Fe 1043 1735,2 Co 1403 1445 Ni 631 508,8 Gd 289 1980

Металлы Tc, К Js0, Гс Tb 223 2713 Dy 87 1991,8 Ho 20 3054,6 Er 19,6 1872,6

J_s0 — величина намагниченности единицы объёма при абсолютном нуле температуры, называемая спонтанной намагниченностью. T_c — точка Кюри (критическая температура, выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком).

Для 3d-металлов и для гадолиния (Gd) характерна коллинеарная ферромагнитная атомная структура, а для остальных редкоземельных ферромагнетиков — неколлинеарная (спиральная и др.; см. Магнитная структура).

Среди соединений

Ферромагнитами также являются многочисленные металлические бинарные и более сложные (многокомпонентные) сплавы и соединения упомянутых металлов между собой и с другими неферромагнитными элементами, сплавы и соединения хрома (Cr) и марганца (Mn) с неферромагнитными элементами (так называемые гейслеровы сплавы), например, сплав Cu₂MnAl, соединения ZrZn₂ и Zr_xM_1−xZn₂ (где М — это Ti, Y, Nb или Hf), Au₄V, Sc₃In и др. (Таблица 2), а также некоторые соединения металлов группы актиноидов (например, UH₃).

Соединение	Tc, К	Соединение	Tc, К
Fe3AI	743	TbN	43
Ni3Mn	773	DyN	26
FePd3	705	EuO	77
MnPt3	350	MnB	578
CrPt3	580	ZrZn2	35
ZnCMn3	353	Au4V	42—43
AlCMn3	275	Sc3ln	5—6

Другие известные

Особую группу ферромагнетиков образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагнитных атомов (например, Fe или Со) в диамагнитной матрице Pd. В этих веществах атомные магнитные моменты распределены неупорядоченно (при наличии ферромагнитного порядка отсутствует атомный порядок). Ферромагнитный порядок обнаружен также в аморфных (метастабильных) металлических сплавах и соединениях, аморфных полупроводниках, в обычных органических и неорганических стёклах, халькогенидах (сульфидах, селенидах, теллуридах) и т. п. Число известных неметаллических ферромагнетиков пока невелико. Это, например, оксид хрома(IV) и ионные соединения типа La_1−xCa_xMnO₃(0,4 > x > 0,2), EuO, Eu₂SiO₄, EuS, EuSe, EuI₂, CrB₃ и т. п. У большинства из них точка Кюри лежит ниже 1 К. Только у соединений Eu, халькогенидов, CrB₃ значение Q составляет порядка 100 К.

См. также

Примечания

Литература

Ферромагнетики — WiKi

Среди химических элементов

Среди химических элементов ферромагнитными свойствами обладают переходные элементы Fe, Со и Ni (3d-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Ho, Er (см. Таблицу 1).

Таблица 1. — Ферромагнитные металлы

Металлы Tc, К Js0, Гс Fe 1043 1735,2 Co 1403 1445 Ni 631 508,8 Gd 289 1980

Металлы Tc, К Js0, Гс Tb 223 2713 Dy 87 1991,8 Ho 20 3054,6 Er 19,6 1872,6

J_s0 — величина намагниченности единицы объёма при абсолютном нуле температуры, называемая спонтанной намагниченностью. T_c — точка Кюри (критическая температура, выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком).

Для 3d-металлов и для гадолиния (Gd) характерна коллинеарная ферромагнитная атомная структура, а для остальных редкоземельных ферромагнетиков — неколлинеарная (спиральная и др.; см. Магнитная структура).

Среди соединений

Ферромагнитами также являются многочисленные металлические бинарные и более сложные (многокомпонентные) сплавы и соединения упомянутых металлов между собой и с другими неферромагнитными элементами, сплавы и соединения хрома (Cr) и марганца (Mn) с неферромагнитными элементами (так называемые гейслеровы сплавы), например, сплав Cu₂MnAl, соединения ZrZn₂ и Zr_xM_1−xZn₂ (где М — это Ti, Y, Nb или Hf), Au₄V, Sc₃In и др. (Таблица 2), а также некоторые соединения металлов группы актиноидов (например, UH₃).

Соединение	Tc, К	Соединение	Tc, К
Fe3AI	743	TbN	43
Ni3Mn	773	DyN	26
FePd3	705	EuO	77
MnPt3	350	MnB	578
CrPt3	580	ZrZn2	35
ZnCMn3	353	Au4V	42—43
AlCMn3	275	Sc3ln	5—6

Другие известные

Особую группу ферромагнетиков образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагнитных атомов (например, Fe или Со) в диамагнитной матрице Pd. В этих веществах атомные магнитные моменты распределены неупорядоченно (при наличии ферромагнитного порядка отсутствует атомный порядок). Ферромагнитный порядок обнаружен также в аморфных (метастабильных) металлических сплавах и соединениях, аморфных полупроводниках, в обычных органических и неорганических стёклах, халькогенидах (сульфидах, селенидах, теллуридах) и т. п. Число известных неметаллических ферромагнетиков пока невелико. Это, например, оксид хрома(IV) и ионные соединения типа La_1−xCa_xMnO₃(0,4 > x > 0,2), EuO, Eu₂SiO₄, EuS, EuSe, EuI₂, CrB₃ и т. п. У большинства из них точка Кюри лежит ниже 1 К. Только у соединений Eu, халькогенидов, CrB₃ значение Q составляет порядка 100 К.