Doména (magnetismus)

Doména je makroskopická oblast v magnetickém krystalu, ve které je orientace spontánního vektoru homogenní magnetizace [1] nebo vektoru antiferomagnetismu [2] (při teplotě pod Curieovým nebo Neelovým bodem ) otočena nebo posunuta v určitém rozsahu. - přísně uspořádaná - cesta [3] , tedy polarizovaná vzhledem ke směrům odpovídajícího vektoru v sousedních doménách.

Domény jsou útvary skládající se z velkého množství [uspořádaných] atomů a někdy viditelné pouhým okem (rozměry řádově 10 −2 cm 3 ).
Domény existují ve fero- a antiferomagnetických , feroelektrických krystalech a dalších látkách, které vykazují spontánní řád na dlouhé vzdálenosti .

Teorie domén

Uvažujme plochou čtvercovou feromagnetickou desku s tloušťkou a plochou . Rovnovážné rozložení vektoru magnetizace odpovídá minimu celkové energie desky. Celková energie zahrnuje energii výměnné interakce , energii magnetické anizotropie , energii doménových stěn , energii spojenou s výskytem magnetického pole kolem desky [4] . $h$ $L^{2}$ ${\displaystyle W_{e))$ $W_{a}$ ${\displaystyle W_{d))$ ${\displaystyle W_{m))$

V případě, kdy je deska rovnoměrně zmagnetizována a vektor magnetizace leží na krystalografické ose odpovídající minimu magnetické anizotropie, je dosaženo minima součtu . Na druhou stranu se v tomto případě energie ukazuje jako velmi velká [5] , protože kolem desky se vytváří magnetické pole , jehož siločáry jdou daleko od této desky. Hodnota této energie bude menší, když bude magnetické pole kolem desky menší. Taková situace nastává [5] , když je deska rozdělena na oblasti (domény), v každé z nich je vektor magnetizace všude směrován podél osy snadné magnetizace, ale v sousedních oblastech jsou směry vektoru magnetizace různé. Na jedné straně při takové konfiguraci energie klesá, ale na druhé straně s nárůstem počtu domén roste energie doménových stěn , protože koexistence antiparalelních spinů je z hlediska energie výměnné interakce. $W_{e}+W_{a}$ ${\displaystyle W_{m))$ ${\displaystyle W_{m))$ ${\displaystyle W_{d))$

Energii ve velikosti lze odhadnout následovně [4] : ${\displaystyle W_{m))$

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

kde je tloušťka domény a modul magnetizačního vektoru uvnitř domény. $d$ $M$

Energie doménových stěn je určena pomocí povrchové energie doménových stěn : $\sigma$

$W_{d}=\sigma LhN,$

kde je počet hranic domény. Celková energie pak vypadá takto: $N=L/d$

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

Optimální velikost domény, při které je dosaženo minima součtu , závisí na parametrech desky následovně [4] [5] [6] : ${\displaystyle W_{d}+W_{m))$

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

kde je charakteristická délka. $l_{0}=\sigma /M^{2}$

Doménový dohled

Aplikace v praxi

ukládání dat na pevné disky se provádí pomocí horizontálně nebo vertikálně uspořádaných magnetických domén;
magnetické domény pohybující se po speciálních drahách lze použít k vytvoření slibné paměti dráhy [7] .

Viz také

Poznámky

↑ Feromagnetické domény . Fyzická encyklopedie. Získáno 17. dubna 2011. Archivováno z originálu 27. ledna 2012. (neurčitý)
↑ Antiferomagnetické domény . Fyzická encyklopedie. Získáno 17. dubna 2011. Archivováno z originálu 26. ledna 2012. (neurčitý)
↑ Obecně platí, že látky, jejichž molekuly mají moment v nepřítomnosti pole , budou mít dva (oba) polarizační mechanismy: spolu s rotacemi atomů/molekul může docházet i k posunům elektronů ( elektronová hustota ).
↑ 1 2 3 V.D. Buchelnikov. Fyzika magnetických domén // Sorosův vzdělávací časopis. - 1997. - č. 12 .
↑ 1 2 3 Kaganov M.I., Cukernik V.M. Povaha magnetismu . - Moskva: Nauka, 1982. - T. Library "Quantum", číslo 16. — 192 s. (Ruština)
↑ L.D. Landau, E.M. Lifshits. Kurz teoretické fyziky . - Moskva: Nauka, 1982. - V. 8 (elektrodynamika spojitých médií). - S. 222. - 620 s. (Ruština)
↑ iXBT.com :: Všechny novinky :: Vědci IBM přibližují vytváření „paměti kolejí“ realitě Archivováno 1. ledna 2011 na Wayback Machine

Literatura

Kitaygorodsky A.I. Fyzika pro každého: Elektrony. - 2. vyd., přepracováno. — M.: Nauka. Hlavní vydání Phys.-Math. Literatura, 1982. - str. 122-124. — 208 s.