Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Физика arrow Физика конденсированного состояния

7.6. Квантовая природа ферромагнетизма. Обменное взаимодействие и возникновение ферромагнетизма. Температуры Кюри и Нееля

Элементарные носители ферромагнетизма.

При намагничивании магнетик приобретает магнитный момент М, складывающийся из упорядоченно расположенных магнитных моментов атомов и молекул. Предполагается, что все атомы или другие структурные элементы обладают также механическими моментами р. Согласно квантовой теории гиромагнитное отношение должно быть

равно либо если намагничивание вызывается орбитальными

магнитными моментами атомов, либо если намагничивание

обусловлено спиновыми магнитными моментами.

Появление механического момента при намагничивании тела было впервые установлено в опытах Эйнштейна и де Гааза [31,34] и получило название магнитомеханического эффекта. Барнетт произвел обратный опыт, в котором наблюдал намагничивание железного стержня при быстром его вращении [35]. Проведенные эксперименты показали, что для ферромагнитных тел отношение магнитного момента атома к его механическому моменту равно

Это говорит о том, что ферромагнетизм обусловлен

спиновыми моментами атомных электронов.

Поскольку магнитные моменты заполненных оболочек равны нулю, а внешние валентные электроны обобществляются при образовании металлов, то ферромагнетизмом могут обладать лишь переходные элементы, характеризуемые наличием недостроенных внутренних оболочек. Такими элементами являются переходные металлы группы железа (Ре, Со, N1), имеющие недостроенную 3^/-оболочку, и редкоземельные элементы с недостроенной 4/-обо- лочкой. Поскольку орбитальных магнитных моментов у электронов 3с1- и 4/-оболочек не существует, ферромагнетизм элементов этих групп может быть объяснен лишь спиновыми моментами атомов.

Барнетт полагал, что в ферромагнетике действует некое внутриатомное поле Нт{, пропорциональное намагниченности насыщения, НтХ = Х1х — коэффициент пропорциональности) и именно это поле обусловливает спонтанную намагниченность ферромагнетиков. Подразумевагалось, что поле //, возникает из-за спин-спинового взаимодействия электронов. Однако энергия данного взаимодействия на два порядка меньше энергии теплового движения атомов кристаллической решетки при комнатной температуре. Отсюда следует, что магнитное взаимодействие спинов электронов не в состоянии обеспечить их параллельную ориентацию, характерную для ферромагнетиков при температурах ниже температуры Кюри. Следовательно, поле, приводящее к параллельной ориентации спинов в ферромагнетиках, имеет немагнитную природу.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы