Domän (magnetism)

En domän är ett makroskopiskt område i en magnetisk kristall där orienteringen av den spontana homogena magnetiseringsvektorn [1] eller antiferromagnetismvektorn [2] (vid en temperatur under Curie- respektive Neel- punkten ) roteras eller förskjuts i en viss - strikt ordnad - väg [3] , det vill säga polariserad i förhållande till riktningarna för motsvarande vektor i angränsande domäner.

Domäner är formationer som består av ett stort antal [ordnade] atomer och ibland synliga för blotta ögat (mått i storleksordningen 10 −2 cm 3 ).
Domäner finns i ferro- och antiferromagnetiska , ferroelektriska kristaller och andra ämnen som uppvisar spontan ordning på lång räckvidd .

Domänteori

Låt oss betrakta en platt fyrkantig ferromagnetisk platta med tjocklek och area . Jämviktsfördelningen av magnetiseringsvektorn motsvarar minimum av plattans totala energi. Den sammanlagda energin inkluderar energin av utbytesinteraktion , energin av magnetisk anisotropi , energin av domänväggar , energin associerad med utseendet av ett magnetiskt fält runt plattan [4] . $h$ $L^{2}$ ${\displaystyle W_{e))$ $W_{a}$ ${\displaystyle W_{d))$ ${\displaystyle W_{m))$

I det fall då plattan är likformigt magnetiserad och magnetiseringsvektorn ligger på den kristallografiska axeln som motsvarar minimum av magnetisk anisotropi, uppnås minimivärdet av summan . Å andra sidan visar sig energin i detta fall vara mycket stor [5] , eftersom det bildas ett magnetfält runt plattan , vars kraftlinjer går långt från denna platta. Värdet på denna energi blir mindre när magnetfältet runt plattan är mindre. En sådan situation realiseras [5] när plattan är uppdelad i områden (domäner), i var och en av vilka magnetiseringsvektorn är riktad överallt längs den lätta magnetiseringsaxeln, men i angränsande domäner är magnetiseringsvektorns riktningar olika. Å ena sidan, med en sådan konfiguration, minskar energin, men å andra sidan, med en ökning av antalet domäner, ökar energin hos domänväggar , eftersom samexistensen av antiparallella spinn är ogynnsam ur synvinkel av utbytesinteraktionsenergin. $W_{e}+W_{a}$ ${\displaystyle W_{m))$ ${\displaystyle W_{m))$ ${\displaystyle W_{d))$

Energin i magnitud kan uppskattas enligt följande [4] : ${\displaystyle W_{m))$

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

var är tjockleken på domänen och är modulen för magnetiseringsvektorn inuti domänen. $d$ $M$

Energin hos domänväggar bestäms med hjälp av ytenergin hos domänväggar : $\sigma$

$W_{d}=\sigma LhN,$

var är antalet domängränser. Då ser den totala energin ut så här: $N=L/d$

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

Den optimala domänstorleken, vid vilken minimivärdet av summan uppnås , beror på plattans parametrar enligt följande [4] [5] [6] : ${\displaystyle W_{d}+W_{m))$

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

var är den karakteristiska längden. $l_{0}=\sigma /M^{2}$

Domänövervakning

Tillämpningar i praktiken

datalagring på hårddiskar utförs med hjälp av horisontellt eller vertikalt anordnade magnetiska domäner;
magnetiska domäner som rör sig längs speciella spår kan användas för att skapa ett lovande spårminne [7] .

Se även

Anteckningar

↑ Ferromagnetiska domäner . Fysisk uppslagsverk. Hämtad 17 april 2011. Arkiverad från originalet 27 januari 2012. (obestämd)
↑ Antiferromagnetiska domäner . Fysisk uppslagsverk. Hämtad 17 april 2011. Arkiverad från originalet 26 januari 2012. (obestämd)
↑ I det allmänna fallet kommer ämnen vars molekyler har ett moment i frånvaro av ett fält att ha två (båda) polarisationsmekanismer: tillsammans med rotationer av atomer / molekyler kan elektronförskjutningar ( elektrondensitet ) också förekomma.
↑ 1 2 3 V.D. Buchelnikov. Fysik i magnetiska domäner // Soros utbildningstidskrift. - 1997. - Nr 12 .
↑ 1 2 3 Kaganov M.I., Tsukernik V.M. Magnetismens natur . - Moskva: Nauka, 1982. - T. Library "Quantum", nummer 16. — 192 sid. (ryska)
↑ L.D. Landau, E.M. Lifshits. Teoretisk fysikkurs . - Moskva: Nauka, 1982. - V. 8 (elektrodynamik för kontinuerliga medier). - S. 222. - 620 sid. (ryska)
↑ iXBT.com :: Alla nyheter :: IBM-forskare för skapandet av "spårminne" närmare verkligheten Arkiverad 1 januari 2011 på Wayback Machine

Litteratur

Kitaygorodsky A.I. Fysik för alla: Elektroner. - 2:a uppl., reviderad. — M.: Nauka. Huvudupplagan av Phys.-Math. Litteratur, 1982. - sid. 122-124. — 208 sid.