Cтраница 4
Строго параллельная ориентация спинов в ферромагнетике наблюдается лишь при ОК. Такое расположение спинов соответствует минимуму энергии. Результирующая намагниченность при этом равна намагниченности насыщения J. С повышением температуры ферромагнетика его энергия возрастает за счет появления перевернутых спинов. В отличие от основного состояния ( при 70 К) состояние с перевернутым спином является возбужденным. Если соседние спины связаны взаимодействием вида (10.45), то поворот в обратную сторону одного спина требует затрат дополнительной энергии A. Другими словами, из-за обменного взаимодействия состояние с перевернутым магнитным моментом в одном из узлов решетки является энергетически невыгодным. Соседние спины стремятся возвратить перевернутый спин в исходное положение. Обменное взаимодействие приводит при этом к тому, что соседний спин переворачивается сам. По кристаллу пробегает волна переворотов спинов. [46]
Согласно современным представлениям явленно ферромагнетизма обусловливается самопроизвольным намагничиванием отдельных небольших областей в кристаллах ферромагнетиков, называемых доменами. Области самопроизвольного намагничивания - домены - были экспериментально обнаружены и исследованы Н. С. Акуловым, который использовал для этого разработанный им порошковый метод магнитной дефектоскопии. В итоге результирующая намагниченность тела равна нулю. [47]
Кроме ферромагнетиков существует большая группа магнито-упорядоченных веществ, в которых спиновые магнитные моменты атомов с недостроенными оболочками ориентированы антипараллельно. Так же, как и в ферромагнетиках, магнитное упорядочение имеет место здесь в интервале температур от О К до некоторой критической SN, называемой температурой Нееля. Если при антипараллельной ориентации локализованных магнитных моментов результирующая намагниченность кристалла равна нулю, то имеет место антиферромагнетизм. [48]
Отсюда следует, что под действием внешнего поля результирующая намагниченность может только возрастать. [49]
Установлено, что каждый кристалл железа как бы разделен на области ( домены), содержащие по 103 - Ш4 атомов, магнитные моменты которых отвечают первому типу ориентации. Но пространственная ориентировка магнитных полей доменов хаотична, поэтому результирующая намагниченность всего кристалла ( Совокупности доменов) равна нулю. При включении внешнего магнитного поля домены ориентируются вдоль поля, вследствие чего ( Намагниченность возрастает. Чем больше напряженность поля, тем большее число доменов приобретает упорядоченную ориентацию и тем выше намагниченность образца. [50]
Вейсс предположил, что макроскопический образец ферромагнетика разбивается на множество доменов, каждый из которых намагничен до насыщения, но намагниченности отдельных доменов ориентированы различным образом. Намагниченность тела как целого представляет собой векторную сумму намагниченностей отдельных доменов. На рис. 10.17 изображены доменные структуры, соответствующие нулевой результирующей намагниченности. [51]
Ниже температуры точки Кюри 6fe ( для антиферромагнетиков ниже & ak) любое ферромагнитное ( антиферромагнитное) тело разбито на домены - малые области однородной самопроизвольной ( спонтанной) намагниченности. Внутри каждого домена намагниченность равна намагниченности насыщения. В отсутствие внешнего магнитного поля направления векторов намагниченности различных доменов не совпадают, и результирующая намагниченность всего тела может быть равна нулю. [52]
Можно представить себе, что в предельном случае, когда отрицательные взаимодействия А - А или В - В оказываются значительно сильнее, чем взаимодействие А - В, одна, а возможно и обе подрешетки распадаются на две или большее количество подрешеток и, таким образом, становятся антиферромагнитными независимо друг от друга. Если различие между взаимодействиями не столь велико, то в таких новых субструктурах может существовать по крайней мере некоторое компромиссное упорядочение моментов, характеризующееся тем, что моменты повернуты на какой-то угол относительно друг друга. Существенно, однако, что такой поворот скоррелирован, так что речь здесь идет об упорядоченном состоянии, удовлетворяющем теореме Нернста, хотя результирующая намагниченность подрешетки и не достигает своего максимального значения. [53]