Ferromagnetyzm
Ferromagnetyzm

Ferromagnetyzm to zespół właściwości niektórych ciał o strukturze krystalicznej lub amorficznej (ferromagnetyki), uwarunkowanych występowaniem samorzutnego uporządkowania momentów magnetycznych atomów lub jonów tworzących sieć kryształu w niewielkich obszarach zwanych domenami (powoduje to spontaniczne namagnesowanie tych obszarów). Domeny są na ogół bezładnie zorientowane i w przypadku nieobecności zewnetrznego pola magnetycznego ich wypadkowy moment magnetyczny może być równy zeru (ciało jako całość nie wykazuje namagnesowania). Stopień samorzutnego uporządkowania, całkowity w temperaturze zera bezwzględnego, ze wzrostem temperatury maleje aż do punktu Curie, w którym ferromagnetyzm zanika. Powyżej punktu Curie ferromagnetyki stają się na ogół paramagnetykami . Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego następuje uporządkowanie ustawionych chaotycznie względem siebie momentów magnetycznych poszczególnych domen (a więc kierunków ich namagnesowania spontanicznego) powstaje wówczas namagnesowanie całego ciała, które częściowo utrzymuje się po usunięciu pola zewnętrznego (histereza magnetyczna). Pole wewnątrz takiego ciała może przekroczyć setki, a nawet tysiące razy przyłożone pole zewnętrzne. Nazwą ferromagnetyzmu obejmuje się zarówno właściwy ferromagnetyzm, występujący gdy elementarne momenty magnetyczne w ciele są jednakowe i ustawione równolegle (zgodnie), jak również ferrimagnetyzm (antyferromagnetyzm nieskompensowany), występujący gdy elementarne momenty magnetyczne są różne i ustawione antyrównolegle. Tego typu ferromagnetyzm wykazują półprzewodniki ferromagnetyczne. Istnieją w nich takie stany uporządkowania, w których namagnesowanie spontanicznie zanika. Temperatury, w których to następuje, nazywają się magnetycznymi punktami (temperaturami) kompensacji.

W ciągu ostatnich lat intensywny rozwój fizyki ferroelektrycznej i ferromagnetyków dotyczył pogłębiania wiedzy zarówno o ich właściwościach, jak i metodach otrzymywania nowych materiałów. Doprowadziło to do odkrycia wielu ferroelektryków z uporządkowanymi momentami magnetycznymi. Materiały, w których oprócz polaryzacji spontanicznej istnieje także spontaniczne namagnesowanie, nazwano ferroelektromagnetykami. Po raz pierwszy związek tego typu otrzymał G.A. Smoleński, przeprowadzając syntezę ferroelektryków o strukturze perowskitu. Później odkryto dwie duże rodziny ferroelektryków z uporządkowaniem magnetycznym: manganiny i boracyty.
Ferroelektomagnetyki są materiałami interesującymi ze względów poznawczych i aplikacyjnych. Wykazują one sporo właściwości uwarunkowanych wzajemnym oddziaływaniem elektrycznego i magnetycznego podsystemu. Mogą w nich występować różne rodzaje uporządkowania magnetycznego i elektrycznego:
ferroelektryczne z ferromagnetycznym;
ferroelektryczne z ferrimagnetycznym;
ferroelektryczne z antyferromagnatycznym;
antyferroelektryczne z ferromagnetycznym;
antyferroelektryczne z ferrimagnetycznym;
antyferroelektryczne z antyferroelektrycznym.




Możliwe uporządkowania układów spinów elektronowych.



Dla różnych kombinacji uporządkowania elektrycznego i magnetycznego G.A. Smoleński, A.J. Micek i G. Nadlin opracowali teorię termodynamiczną. Teoria ta doświadczalnie potwierdza wniosek o wzajemnym wpływie właściwości dialektycznych i magnetycznych w otoczeniu ferroelektrycznego i ferromagnetycznego punktu Curie. Stwierdzono również, że w ferroelektrykach pojawia się efekt magnetoelektryczny. Po przyłożeniu pola elektrycznego następuje zmiana uporządkowania magnetycznego, zaś po przyłożeniu pola magnetycznego pojawia się zmiana polaryzacji elektrycznej. Istnieje, więc możliwość sterowania z pomocą pola elektrycznego właściwościami magnetycznymi, zaś za pomocą pola magnetycznego - właściwościami elektrycznymi w tym samym materiale. Zjawisko to ma duże perspektywy praktycznego zastosowania.


Podział ferrytów ze względu na właściwości.

Literatura:
Praca zbiorowa pod red. J.Dudka, 1985, Technologia, właściwości i zastosowanie ceramiki ferroelektrycznej. Katowice, Uniwersytet Śląski.
Kittel Ch., 1974, Wstęp do fizyki ciała stałego.
Oczoś K.E., 1996, Kształtowanie ceramicznych materiałów technicznych. Rzeszów, Politechnika Rzeszowska.
Pampuch R.,1988, Materiały ceramiczne. Zarys nauki o materiałach nieorganiczno-niemetalicznych. Warszawa, PWN.
Skulski R., 1998, Materiały do wykładu z materiałoznawstwa.