Ferromagnetisme
 |
Esta pàgina de desambiguació enumera artículs que tenen títuls similars. |
| Material | Temp. Curie (K) |
|---|---|
| Fe | 1123 |
| Co | 1388 |
| Ni | 627 |
| Gd | 292 |
| Dy | 88 |
| MnAs | 318 |
| MnBi | 630 |
| MnSb | 587 |
| CrO2 | 386 |
| MnOFe2O3 | 573 |
| Fe3O4 | 858 |
| NiO2Fe3 | 858 |
| CuOFe2O3 | 728 |
| MgO2Fe3 | 713 |
| EuO | 69 |
| I3Fe5O12 | 560 |
El ferromagnetisme és un fenomen físic en el que es produïx ordenament magnètic de tots els moments magnètics d'una mostra, en la mateixa direcció i sentit. Un material ferromagnético és aquell que pot presentar ferromagnetisme. La interacció ferromagnética és l'interacció magnètica que fa que els pols magnètics tendixquen a dispondre's en la mateixa direcció i sentit. Ha d'estendre's per tot un sòlit per a alcançar el ferromagnetisme.
Els ferromagnetos estan dividits en dominis magnètics, separats per superfícies conegudes com parets de Bloch. En cada u d'estos dominis, tots els moments magnètics estan alineats. En les fronteres entre dominis hi ha certa energia potencial, pero la formació de dominis està compensada pel guany en entropía.
En sometre un material ferromagnético a un camp magnètic intens, els dominis tendixen a alinear-se en est, de manera que aquells dominis en els que els dipols estan orientats en el mateix sentit i direcció que el camp magnètic inductor aumenten el seu tamany. Este aument de tamany s'explica per les característiques de les parets de Bloch, que alvancen en direcció als dominis la direcció dels quals dels dipols no coincidix; donant lloc a un monodominio. En eliminar el camp, el domini permaneix durant cert temps.
En física, s'han distinguit varis tipos diferents de magnetisme material. El ferromagnetisme (junt en l'efecte similar ferromagnetisme) és el tipo més fort i és responsable del fenomen comú del magnetisme en imans trobats en la vida quotidiana.[1] Les substàncies responen débilment als camps magnètics en atres tres tipos de magnetisme-paramagnetisme, diamagnetisme i antiferromagnetismo-pero les forces solen ser tan dèbils que només poden detectar-se per mig d'instruments sensibles en un laboratori. Un eixemple quotidià d'iman permanent format a partir d'un material ferromagnético és un iman de nevera, com els que s'utilisen per a subjectar paper en la porta d'una nevera. L'atracció entre un iman i un material ferromagnético com el ferro s'ha descrit com "la qualitat del magnetisme evident per primera volta per al món antic i per a nosatres hui en dia".[2]
Els imans permanents (materials que poden ser magnetizados per un camp magnètic extern i permaneixen magnetizados despuix de retirar el camp extern) són ferromagnéticos o ferrimagnéticos, de la mateixa manera que els materials que són atrets per ells. Relativament pocs materials són ferromagnéticos i solen ser formes pures, aleacions o composts de ferro, cobalt, níquel i certs metals de terres rares. Més allà de la seua composició química, les propietats ferromagnéticas d'un material (o l'absència d'elles) es veuen afectades per la seua estructura cristalina. El ferromagnetisme és vital en aplicacions industrials i tecnologies modernes, ya que és la base de molts dispositius elèctrics i electromecànics, com electroimanés; motors elèctrics; generadors; transformadorés; almagasenament magnètic, incloent gravadoras i discs durs; i ensajos no destructius de materials ferrosos.
Els materials ferromagnéticos poden dividir-se en materials magnéticamente blans com recocido ferro, que poden magnetizarse pero no tendixen a permanéixer magnetizados, i materials magnéticamente durs, que sí ho fan. Els imans permanents es fabriquen a partir de materials ferromagnéticos durs, com l'alnico, i materials ferrimagnéticos, com la ferrita, que se someten a un processament especial en un camp magnètic intens durant la fabricació per a alinear la seua estructura interna de microcristalina, lo que dificulta la seua desmagnetización. Per a desmagnetizar un iman saturat, deu aplicar-se un determinat camp magnètic, i este llindar depén de la coercitividad del material respectiu. Els materials durs tenen una coercitividad alta, mentres que els blans tenen una coercitividad baixa. La força global d'un iman es medix pel seu moment magnètic o, alternativament, pel fluix magnètic total que produïx. La força local del magnetisme en un material es medix pel seu magnetisació.
Història i distinció del ferrimagnetismo
[editar | editar còdic]Històricament, el terme ferromagnetisme s'utilisava per a qualsevol material que poguera mostrar una magnetisació espontànea: un moment magnètic net en absència d'un camp magnètic extern; és dir, qualsevol material que poguera convertir-se en un iman. Esta definició general seguix sent d'us comú..[3]
No obstant, en un artícul històric de 1948, Louis Néel va demostrar que existixen dos nivells d'alliniació magnètica que donen lloc a este comportament. Un és el ferromagnetisme en sentit estricte, en el que tots els moments magnètics estan alineats. L'atre és ferrimagnetismo, a on alguns moments magnètics apunten en la direcció oposta pero tenen una contribució menor, per lo que seguix havent una magnetisació espontànea.[4][5] <span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: Plantilla:R/where
En el cas especial que els moments oposts s'equilibren completament, l'alliniació es coneix com antiferromagnetismo. Per lo tant, els antiferromagnetos no tenen magnetisació espontànea.
Materials ferromagnéticos
[editar | editar còdic]Hi ha una série de materials cristalins que presenten ferromagnetisme. La taula de la dreta mostra una selecció representativa d'ells, junt en les seues temperatures de Curie, la temperatura per damunt del com deixen d'exhibir la magnetisació espontànea.
El ferromagnetisme no és una propietat que depén només de la composició química d'un material, sino que també depén del seu estructura cristalina i l'organisació microscòpica. l'acer elèctric, per eixemple, és un material produït a escala industrial les propietats del qual ferromagnéticas han segut optimisades per a fer us d'elles en aplicacions a on es requerix l'establiment de camps magnètics de manera eficient. No obstant hi ha aleacions ferromagnéticas de metal, els components del qual no són ferromagnéticos, cridades aleacions Heusler. Pel contrari existixen aleacions no magnètiques, com els tipos d'acer inoxidable, composta casi exclusivament de metalés ferromagnéticos.
La seua propietat més comuna és la histéresis com a solució al camp magnètic. La histéresis és la tendència d'un material a conservar una de les seues propietats en absència de l'estímul que la va generar. Quan un material ferromagnético actua en un camp magnètic i finalisa l'aplicació, el material no anula per complet el magnetisme, conté cert magnetisme residual.
Propietats de materials ferromagnéticos
[editar | editar còdic]Inducció magnètica alta en utilisar un camp magnètic Concentra llínees de camp magnètic fàcilment i acumula la densitat de fluix magnètic elevat Delimiten i dirigixen camps magnètics en trayectòries definides Ajuda a màquines per a que tinguen una estabilitat de volum raonable i menys costoses.
Característiques
[editar | editar còdic]- Imantarse ràpidament dels atres materials (permeabilidad relativa)
Inducció magnètica intrínseca màxima elevada. Relació no llineal entre mòduls d'inducció i camp magnètic. Variació de fluix per l'aument del camp magnètic, inducció magnètica i la permeabilidad com a funcions de camp magnètic no són uniformes Imantació mentres se suprimix el camp magnètic. S'opon a inversions de sentit una volta imantados.
Materials inusuals
[editar | editar còdic]La majoria dels materials ferromagnéticos són metals, ya que els electrons conductors solen ser els responsables de mediar en les interaccions ferromagnéticas. Per lo tant, és un repte desenrollar aïllants ferromagnéticos, especialment materials multiferroicos, que són al mateix temps ferromagnéticos i ferroeléctricos.[6]
Alguns composts d'actínits són ferromagnéticos a temperatura ambiente o presenten ferromagnetisme en gelar-se. Pu P és un paramagneto en simetria cúbica a temperatura ambiente, pero que experimenta una transició estructural a un tetragonal estat en orde ferromagnético quan es gela per baix de la seua TC = 125 K. En el seu estat ferromagnético, l'eix fàcil del PuP està en la direcció ⟨100⟩.[7]
En NpFe2 l'eix fàcil és ⟨111⟩.[8] Per damunt de TC ≈ 500 K, el NpFe2 també és paramagnético i cúbic. El refredat per baix de la temperatura de Curie produïx una distorsió romboèdrica en la que l'àngul romboèdric canvia de 60° (fase cúbica) a 60,53°. Una descripció alternativa d'esta distorsió és considerar la llongitut c a lo llarc de l'eix trigonal únic (una volta iniciada la distorsió) i a com la distància en el pla perpendicular a c. En la fase cúbica açò es reduïx a c/a = 1.00. Per baix de la temperatura de Curie
que és la major deformació en qualsevol compost actínit.[9] El NpNi2 sofrix una distorsió de ret similar per baix de TC = 32 K, en una deformació de (43 ± 5) × 10−4.[9] NpCo2 és un ferrimagneto per baix de 15 K.
En 2009, un equip de físics del MIT va demostrar que un gas de liti gelat a menys d'un kelvin pot mostrar ferromagnetisme.[10] L'equip va gelar fermionic liti-6 a menys de 150 nK (150 milmillonésimas de kelvin) utilisant refredat làser infrarrojo. Esta és la primera volta que es demostra en un experiment el ferromagnetisme en un gas.
En 2018, un equip de físics de l'Universitat de Minnesota va demostrar que el ruteni tetragonal centrat en el cos exhibix ferromagnetisme a temperatura ambiente.[11]
Ferromagnetisme induït eléctricamente
[editar | editar còdic]Investigacions recents han demostrat que el ferromagnetisme pot induir-se en alguns materials per mig de corrent elèctrica o tensió. El LaMnO3 antiferromagnético i el SrCoO s'han convertit en ferromagnéticos per mig d'una corrent. En juliol de 2020, científics varen informar de l'inducció de ferromagnetisme en l'abundant material diamagnético pirita de ferro ("or dels mecs") per mig d'un voltage aplicat.[12][13] En estos experiments el ferromagnetisme es va llimitar a una fina capa superficial.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Chikazumi, Sōshin (2009). Física del ferromagnetisme, Edició anglesa preparada en l'ajuda de C. D. Graham, Jr., 2ª edició, Oxford: Oxford University Press, p. 118. ISBN 9780199564811.
- ↑ Bozorth, Richard M. Ferromagnetism, publicat per primera volta en 1951, reimpreso en 1993 per IEEE Press, Nova York com "Reedició clàssica". ISBN 0-7803-1032-2.
- ↑ Enciclopèdia de la ciència de superfícies i coloide, 2nd edició, Nova York: Taylor & Francis, pp. 3471. ISBN 9780849396083.
- ↑ «6. Ferrimagnetismo», Introducció als materials magnètics, John Wiley & Sons. ISBN 9781118211496.
- ↑ Introducció a la teoria del ferromagnetisme, 2nd edició, Oxford: Oxford University Press. ISBN 9780198508090.
- ↑ Hill, Nicola A.. “¿Per qué hi ha tan pocs ferroeléctricos magnètics?”. The Journal of Physical Chemistry B 104 (29): 6694-6709. ISSN 1520-6106.
- ↑ “Estudi de difracció de neutrons del PuP: L'estat bàsic electrònic” (1976). Phys. Rev. B 14 (9): 4064-4067. Bibcode: 1976PhRvB..14.4064L.
- ↑ “Propietats magnètiques de les fases Llaves de neptuni: NpMn2, NpFe2, NpCo2, i NpNi2” (1975). Phys. Rev. B 11 (1): 530-544. Bibcode: 1975PhRvB..11..530A.
- ↑ 9,0 9,1 “Distorsió de ret medides en ferromagnetos actínits PuP, NpFe2, i NpNi2” . J. Phys. Colloque C4, Supplement 40 (4): C4-68-C4-69.
- ↑ “Ferromagnetisme permanent en un gas Fermi d'àtoms ultrafríos” (2009). Science 325 (5947): 1521-1524. PMID 19762638. Bibcode: 2009Sci...325.1521J.
- ↑ “Demostració del Ru com a quart element ferromagnético a temperatura ambiente” (2018). Nature Communications 9 (1): 2058. PMID 29802304. Bibcode: 2018NatCo...9.2058Q.
- ↑ html 'L'or dels mecs' pot ser valiós despuix de tot (in (és)), phys.org.
- ↑ “Ferromagnetisme induït per tensió en un diamant” (és) . Science Advances 6 (31): eabb7721. ISSN 2375-2548. PMID 32832693. Bibcode: 2020SciA....6B7721W.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ferromagnetismo» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.