Ферромагнитный момент
Cтраница 2
От ферримагнетиков следует отличать вещества с так называемым слабым ферромагнетизмом ( a - Fe203, MnC03 и др.), которые в сущности являются антиферромагнетиками с эквивалентными подрешетками; однако магнитные моменты подрешеток несколько наклонены по отношению друг к другу, вследствие чего возникает слабый ферромагнитный момент ( ср. [16]
Для объяснения этих экспериментальных данных Паулинг ввел дополнительное предположение о возможности гибридизации некоторых Зй-орбит с 4s - и 4р - орбитами с образованием связывающих орбит. Ферромагнитный момент насыщения железа, кобальта и никеля, по-видимому, обусловлен неспаренными, несвязывающими электронами в этих атомных орбитах. Приняв эту гипотезу, можно дать следующее наглядное изображение электронной структуры переходных металлов первого большого периода периодической таблицы. Магнитный момент насыщения железа равен 2 22 магнетона Бора. Следовательно, из восьми электронов сверх оболочки аргона 5 78 составляют валентные электроны ( связывающие) и 2 22 - неподеленные электроны на несвязывающих орбитах. [17]
Отметим, что эти результаты справедливы для обменных ферромагнетиков. Мы не будем касаться здесь так называемого слабого ферромагнетизма, в котором ферромагнитный момент появляется только при учете релятивистских эффектов. [18]
 |
Кристаллы фторидов со структурой перовскита. [19] |
Магнитные моменты этих подрешеток могут быть направлены вдоль одной из трех осей ромбической ячейки а, Ъ или с. Если моменты направлены вдоль осей а или с, то возможно появление слабого ферромагнитного момента вдоль этих осей за счет скоса магнитных моментов подрешеток. При ориентации моментов под-решеток вдоль оси Ъ слабый ферромагнетизм невозможен, и кристалл является чистым антиферромагнетиком. Кристаллографическая ориентация магнитных моментов подрешеток определяется константами ( эффективными полями) анизотропии, которые могут сильно изменяться с температурой. В результате в кристаллах ортоферритов при определенных температурах возможны фазовые переходы типа антиферромагнетик-слабый ферромагнетик или переходы типа спиновой переориентации, когда слабый ферромагнитный момент изменяет свое направление по отношению к кристаллографическим осям. [20]
Кроме того, симметрия одноосных антиферромагнетиков типа карбонатов переходных металлов, как отмечалось в § 20.2, разрешает слабую неколлинеарность магнитных моментов подрешеток, приводящую к появлению слабого ферромагнетизма подобных кристаллов. С учетом этих членов в рамках феноменологической теории спиновых волн могут быть получены формулы для температурной зависимости слабого ферромагнитного момента. [21]
Первая группа соответствует 32 исходным кристаллографическим классам, вторая характеризует различные магнитные структуры. Приведенный выше критерий существования спонтанного ферромагнитного момента можно сформулировать также как условие принадлежности кристалла к тому пли иному классу. [22]
 |
Магнитная структура некоторых кристаллов группы. rf. [23] |
Некоторые антиферромагнитные кристаллы, например a - Fe2O3 и карбонаты МпСОз и СоСО3, обнаруживают спонтанную намагниченность. Однако величина их магнитного момента очень мала и колеблется в пределах 10 - 2 - 10 - 5 от номинального, равного сумме модулей магнитных моментов подрешеток. Помимо аномальной малости спонтанного ферромагнитного момента слабый ферромагнетизм характеризуется чрезвычайной чувствительностью к симметрии кристалла. [24]
 |
Магнитная структура некоторых кристаллов группы D3d. [25] |
Некоторые антиферромагнитные кристаллы, например a - Fe2O3 и карбонаты МпСО3 и СоСО3, обнаруживают спонтанную намагниченность. Однако величина их магнитного момента очень мала и колеблется в пределах 10 - 2 - 10 - 5 от номинального, равного сумме модулей магнитных моментов подрешеток. Помимо аномальной малости спонтанного ферромагнитного момента слабый ферромагнетизм характеризуется чрезвычайной чувствительностью к симметрии кристалла. [26]
Размеры кристаллов Ni определены по хемосорбции Нг, рентгенографически и электронномикроскопически. Адсорбция С2 влияет на ферромагнетизм Ni, уменьшая взаимодействие между магнитными моментами поверхностных атомов Ni и атомов Ni в объеме. В полностью сверхпарамагнитной системе это приводит к большему уменьшению намагниченности при адсорбции кислорода из N20, нежели при адсорбции СЬ, что связано с различным распределением адсорбированных атомов. При проведении измерений на различных частотах было показано, что кислород влияет как на ферромагнитный момент Ni, так и на его магнитную анизотропию. Для неполностью сверхпарамагнитной системы это проявляется в том, что адсорбированный кислород в зависимости от распределения может или увеличивать, или уменьшать намагниченность. Исследован ферромагнитный резонанс Ni - 5Ю2 - катализато-ров, содержавших 14 8 и 36 2 вес. [27]
Магнитные моменты этих подрешеток могут быть направлены вдоль одной из трех осей ромбической ячейки а, Ъ или с. Если моменты направлены вдоль осей а или с, то возможно появление слабого ферромагнитного момента вдоль этих осей за счет скоса магнитных моментов подрешеток. При ориентации моментов под-решеток вдоль оси Ъ слабый ферромагнетизм невозможен, и кристалл является чистым антиферромагнетиком. Кристаллографическая ориентация магнитных моментов подрешеток определяется константами ( эффективными полями) анизотропии, которые могут сильно изменяться с температурой. В результате в кристаллах ортоферритов при определенных температурах возможны фазовые переходы типа антиферромагнетик-слабый ферромагнетик или переходы типа спиновой переориентации, когда слабый ферромагнитный момент изменяет свое направление по отношению к кристаллографическим осям. [28]
Момент на атоме железа должен быть несколько больше, чем 4 ( гв. О - Fe3 обеспечивает ферромагнитное сцепление. Эти полости не являются кристаллографически эквивалентными и, следовательно, надо ожидать обратного эффекта. По аналогии с ионным распределением в магнетите, в котором может: быть отдано некоторое предпочтение расположению иона Fe3 в тетраэдрических промежутках, антиферромагнитный октаэдриче-ский - тетраэдрический обмен будет результатом наличия чисто ферромагнитного момента. Тем не менее анализ методов дифракции нейтронов показал, что имеется только антиферромагнитное связы-чвание. [29]
Прочитанный вами параграф - централь ный в этой главе, так как объясняет природу возникновения ферромагнетизма. Однако он может вызвать недоумение. Действительно; наиболее известные ферромагнетики - железо, кобальт, никель - металлы. Почему же мы ничего не говорим о свободных электронах, а рассуждаем так, будто имеем дело с диэлектриком. Можно было бы сослаться на то, что есть много ферромагнитных диэлектриков, и к ним проведенное рассмотрение имеет непосредственное отношение. Но, по существу, оно подходит и к ферромагнитному металлу. Дело в том, что у атомов всех ферромагнитных металлов не заполнены либо d -, либо / - оболочки ( см. § 9 гл. Электроны на этих оболочках находятся очень близко к ядру ( в глубине атома) и практически не ощущают факта объединения атомов в кристалл. В формировании ферромагнитного момента главную роль играют именно d - и / - электроны магнитных металлов. Можно представлять себе так: в узлах кристаллической решетки сосредоточены ( локализованы) электронные магнитные моменты, взаимодействующие друг с другом путем обменного взаимодействия. Но, в отличие от диэлектриков, они погружены в газ свободных электронов, электроны тоже принимают участие в создании магнитного момента. [30]
Страницы: 1 2