Domæne (magnetisme)

Et domæne er et makroskopisk område i en magnetisk krystal, hvor orienteringen af den spontane homogene magnetiseringsvektor [1] eller antiferromagnetismevektoren [2] (ved en temperatur under henholdsvis Curie- eller Neel- punktet ) roteres eller forskydes i en vis - strengt ordnet - måde [3] , det vil sige polariseret i forhold til retningerne af den tilsvarende vektor i nabodomæner.

Domæner er formationer bestående af et stort antal [ordnede] atomer og nogle gange synlige for det blotte øje (dimensioner af størrelsesordenen 10 −2 cm 3 ).
Domæner findes i ferro- og antiferromagnetiske , ferroelektriske krystaller og andre stoffer, der udviser spontan lang rækkefølge .

Domæneteori

Lad os betragte en flad firkantet ferromagnetisk plade med tykkelse og areal . Ligevægtsfordelingen af magnetiseringsvektoren svarer til minimum af pladens samlede energi. Den samlede energi inkluderer energien fra udvekslingsinteraktion , energien fra magnetisk anisotropi , energien fra domænevægge , energien forbundet med udseendet af et magnetfelt omkring pladen [4] . $h$ $L^{2}$ ${\displaystyle W_{e))$ $W_{a}$ ${\displaystyle W_{d))$ ${\displaystyle W_{m))$

I det tilfælde, hvor pladen er ensartet magnetiseret, og magnetiseringsvektoren ligger på den krystallografiske akse svarende til minimum af magnetisk anisotropi, er minimum af summen nået . På den anden side viser energien sig i dette tilfælde at være meget stor [5] , da der omkring pladen dannes et magnetfelt , hvis kraftlinjer går langt fra denne plade. Værdien af denne energi vil være mindre, når magnetfeltet omkring pladen er mindre. En sådan situation realiseres [5] , når pladen er opdelt i områder (domæner), i hver af hvilke magnetiseringsvektoren er rettet overalt langs den lette magnetiseringsakse, men i nabodomæner er retningerne af magnetiseringsvektoren forskellige. På den ene side, med en sådan konfiguration, falder energien, men på den anden side, med en stigning i antallet af domæner, øges energien af domænevægge , da sameksistensen af antiparallelle spins er ugunstig set fra et synspunkt af udvekslingsinteraktionsenergien. $W_{e}+W_{a}$ ${\displaystyle W_{m))$ ${\displaystyle W_{m))$ ${\displaystyle W_{d))$

Energien i størrelse kan estimeres som følger [4] : ${\displaystyle W_{m))$

$W_{m}=M^{2}dL^{2},$

hvor er tykkelsen af domænet og er modulet af magnetiseringsvektoren inde i domænet. $d$ $M$

Energien af domænevægge bestemmes ved hjælp af overfladeenergien af domænevægge : $\sigma$

$W_{d}=\sigma LhN,$

hvor er antallet af domænegrænser. Så ser den samlede energi således ud: $N=L/d$

$W_{d}+W_{m}=\sigma L^{2}{\frac {h}{d}}+M^{2}dL^{2}$ .

Den optimale domænestørrelse, hvorved minimum af summen nås , afhænger af pladens parametre som følger [4] [5] [6] : ${\displaystyle W_{d}+W_{m))$

$d_{opt}^{2}=l_{0}h,$

hvor er den karakteristiske længde. $l_{0}=\sigma /M^{2}$

Domæneovervågning

Applikationer i praksis

datalagring på harddiske udføres ved hjælp af vandret eller vertikalt arrangerede magnetiske domæner;
magnetiske domæner, der bevæger sig langs specielle spor, kan bruges til at skabe en lovende sporhukommelse [7] .

Se også

Noter

↑ Ferromagnetiske domæner . Fysisk encyklopædi. Hentet 17. april 2011. Arkiveret fra originalen 27. januar 2012. (ubestemt)
↑ Antiferromagnetiske domæner . Fysisk encyklopædi. Hentet 17. april 2011. Arkiveret fra originalen 26. januar 2012. (ubestemt)
↑ I det generelle tilfælde vil stoffer, hvis molekyler har et moment i fravær af et felt , have to (begge) polarisationsmekanismer: Sammen med rotationer af atomer/molekyler kan elektronforskydninger ( elektrondensitet ) også forekomme.
↑ 1 2 3 V.D. Buchelnikov. Fysik af magnetiske domæner // Soros pædagogisk tidsskrift. - 1997. - Nr. 12 .
↑ 1 2 3 Kaganov M.I., Tsukernik V.M. Magnetismens natur . - Moskva: Nauka, 1982. - T. Library "Quantum", udgave 16. — 192 s. (Russisk)
↑ L.D. Landau, E.M. Lifshits. Teoretisk fysik kursus . - Moskva: Nauka, 1982. - V. 8 (elektrodynamik af kontinuerlige medier). - S. 222. - 620 s. (Russisk)
↑ iXBT.com :: Alle nyheder :: IBM-forskere bringer skabelsen af "sporhukommelse" tættere på virkeligheden Arkiveret 1. januar 2011 på Wayback Machine

Litteratur

Kitaygorodsky A.I. Fysik for alle: Elektroner. - 2. udg., revideret. — M.: Nauka. Hovedudgaven af Phys.-Math. Litteratur, 1982. - s. 122-124. — 208 s.