«Влияние внешнего магнитного поля и тока на структуру магнитных неоднородностей в наностолбиках»

Нам необходимо тщательно изучить данное влияние, чтобы в дальнейшем расширить спектр его применения. В этом и проявляется актуальность нашего исследования.

Объект исследования: структура магнитных неоднородностей в наностолбиках.

Предмет исследования: внешнее магнитное поле, ток.

Цель исследования: изучить и объяснить влияние внешнего магнитного поля и тока на структуру магнитных неоднородностей в наностолбиках

Задачи исследования:

• изучение научной литературы;

• объяснить влияние.

Курсовая работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы.

1.2. Модельные представления о магнетизме наночастиц

В конце 20 века были созданы методы, использующие различные электронные и силовые микроскопы и позволяющие получить “непосредственное” изображение наноразмерных объектов. Поэтому доказательства существования наночастиц долгое время основывались на результатах теоретического анализа необычного поведения физических характеристик различных материалов, таких, например, как ферромагнитные порошки железа, магнитные суспензии железа в ртути, коллоидные и твердые растворы (Cu-Co).

Не будет преувеличением сказать, что интенсивное изучение наночастиц как особого класса объектов началось именно с обнаружения их необычных магнитных свойств. В 1930 году Френкель и Дорфман, используя энергетические соображения, показали, что частицы достаточно малого размера должны быть однодоменными.

В середине 20 века теория однодоменных частиц стала активно разрабатываться, а связанные с ней явления изучаться экспериментально. Эти исследования выявили значительное увеличение коэрцитивной силы при переходе от многодоменной к однодоменной структуре ферромагнетика, что важно для создания постоянных магнитов. Следует уточнить, что термин “однодоменность” не требует обязательной однородной намагниченности по всему объему частицы, а всего лишь предполагает отсутствие доменных стенок. Кроме того, однодоменность еще не является критерием «малости» частицы, с точки зрения заметного проявления специфики ее магнитных характеристик.

Из общих соображений ясно, что свойства наночастиц могут отличаться от свойств массивного материала, причем, чем меньше частица, тем сильнее должно быть такое отличие, чем меньше частицы по размерам, тем на большую эффективную глубину простираются нарушения их регулярной структуры, и, следовательно, величину Dr (толщина в поверхностном слое) можно считать параметром дефектности для магнитных наночастиц. Еще одним замечательным свойством наночастиц, позволившим в середине 20 века обнаружить их в эксперименте, является “суперпарамагнетизм”. Как известно, зависимость магнитного момента парамагнетика от внешнего магнитного поля описывается функцией Бриллюэна

(1)

В аргумент входит эффективный магнитный момент рэфф. носителя магнетизма (атома, молекулы, частицы). Чем больше магнитный момент частицы, тем меньшее магнитное поле Hнас. требуется для наблюдения явления насыщения намагниченности. В грубом приближении поле Hнас. можно оценить по формуле рэффHнас » kБT.

(2)

Явление насыщения кривой намагниченности бриллюэновского типа в небольших (по меркам обычной лаборатории) полях » 0.1Т получило название “суперпарамагнетизма”, а материал, проявляющий такие свойства – “суперпарамагнетиком”. В простейшем варианте этой модели рассматривается система N невзаимодействующих идентичных частиц с магнитным моментом mэфф. Поскольку магнитный момент частицы предполагается большим, взаимодействие с магнитным полем H рассчитывается без учета квантовых эффектов. В случае изотропных частиц равновесная намагниченность системы описывается формулой Ланжевена:

(3)

В формуле (3) предполагается, что частицы магнитно изотропны, т.е. для магнитного момента частицы все направления энергетически эквивалентны. Практически всегда встречается обратный случай. Происхождение магнитной анизотропии может быть различным. Различают кристаллическую магнитную анизотропию, анизотропию формы, анизотропию, связанную с внутренними напряжениями и внешними воздействиями, обменную анизотропию. Для наночастиц особую роль играет поверхностная анизотропия.