Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Скачать в djvu «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства»


При уменьшении размера ферромагнетика замыкание магнитных потоков внутри него оказывается все менее выгодным энергетически. Пока ферромагнитная частица имеет многодоменную структуру, ее взаимодействие с внешним магнитным полем сводится к смещению граничного слоя (стенки) между доменами. По мере приближения ферромагнитных частиц к однодоменному состоянию основным механизмом перемагничива-ния становится когерентное вращение большинства магнитных моментов отдельных атомов. Этому препятствуют анизотропия формы частиц, а также кристаллографическая и магнитная. При достижении некоторого критического размера dc частицы становятся однодоменными, что сопровождается увеличением коэрцитивной силы Нс до максимального значения (для пере-магничивания однодоменной сферической частицы путем когерентного вращения нужно приложить обратное магнитное поле (максимальную коэрцитивную силу) #,.= 2K/IS, где К— константа анизотропии, /, — намагниченность насыщения). Согласно [329], наибольший размер однодоменных частиц Fe и Ni не превышает 20 и 60 нм соответственно. Дальнейшее уменьшение их размера приводит к резкому падению коэрцитивной силы до нуля вследствие перехода в суперпарамагнитное состояние. Исходя из соотношения неопределенностей Гейзенберга в [328] показано, что критический линейный размер частицы, при котором из-за тепловых флуктуаций ориентации магнитного момента происходит разупорядочение и при всех температурах ниже температуры Кюри исчезает ферромагнетизм, составляет примерно 1 нм.


Действительно, если линейный размер ферромагнитной частицы равен некоторой величине 80, то импульс р электрона, свободно распространяющийся в объеме частицы, обладает неопределенностью Ар. Из соотношения неопределенностей Гейзенберга следует, что Ар ~ Ь/8(). Часть энергии электрона, обусловленная ограниченными размерами частицы, равна


ДЕо = (Ар)2/2теП2/2тед0    (3.31)


или, с учетом значений й и те,


Ае0« 6,110′39/8о2,    (3.32)


где энергия Де0 измеряется в джоулях, а размер 80 в метрах. Энергия Де,, оказывает на магнитные моменты разупорядочивающее действие, аналогичное действию тепловых колебаний.

Скачать в djvu «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства»