ФЕРРОМАГНЕТИЗМ - Лекции по физике твердого тела

Тела, обладающие магнитным моментом даже в отсутствии внешних магнитных полей называются ферромагнетиками.

Ферромагнетизм обусловлен взаимной ориентацией постоянных магнитных моментов отдельных групп атомов (домены) в одном направлении. Эти магнитные моменты имеют такую же природу, что и моменты обуславливающие парамагнетизм.

Влияние неспареных  электронов в природе ферромагнетизма не играют существенной роли, т. к. при образовании твердого тела они обобществляются. Магнитные моменты заполненных оболочек равны нулю. Следовательно, ферромагнетизм должен быть обусловлен внутренними не заполненными оболочками, то есть он должен y d и f элементов. Но только у некоторых веществ Fe, Cо, Ni проявляются ферромагнитные свойства. Френкель показал, что ферромагнетизм возник вследствие взаимодействия не заполненных внутренних оболочек, которые слегка перекрывает при образовании твердого тела.

Энергия взаимодействия между электронными оболочками будет определятся таким соотношениям:

где U0 – энергия  атома;

К – электростатическое взаимодействие зарядов атома;

А – энергия обменных взаимодействий;

S – энергия перекрывания 0 – 1.

По знаку величина К отрицательна .

Знак «+» действует в том случае, если реализуется антипараллельная ориентация спинов.

Знак «–» – параллельная ориентация спинов.

При параллельной ориентации спинов А>0 и осуществляется самопроизвольное намагничивание.

А < 0  (↑↓) – образуется химическая связь. Величина А зависит от соотношения диаметра атома и диаметра внутренней оболочки.

d – диаметр атома;  а – диаметр элементов оболочек.