Ferromaqnetizm

Ferromaqnetizm— sabit maqnitlər formasında dəyişməz materiallar olan (dəmir kimi) və ya maqnitləri cəzb edən əsas mexanizmdir. Fizikada maqnetizm müxtəlif qruplara ayrılır. Ferromaqnetizm (ferrimaqnetizm də bura daxildir) ən güclü qrupdur: ferromaqnetizmlər hiss edilə bilən kifayət qədər güclü qüvvələr yaradır və gündəlik həyatda rast gəlinən ümumi maqnetizm hadisələri bununla əlaqədardır. Cismlər maqnetizmin digər üç tipi olan paramaqnetizm, diamaqnetizm və antiferromaqnetizmin yaratdığı maqnit sahələrinə də zəif reaksiya verirlər, ancaq bu qüvvələr o qədər zəif ola bilər ki, onlar yalnız laboratoriyada həssas cihazlarla aşkar oluna bilər. Ferromaqnetizmə nümunə kimi soyuducunun qapısını saxlamaq üçün istifadə olunan maqniti göstərmək olar. Maqnit və ferromaqnit materiallar arasında cəzb olunma “bu gün bizim üçün və qədim dünya üçün ilk növbədə asanlıqla görünən maqnetizm xassəsi olub”.

Dəmirin xəlitəsi olan alnikodan hazırlanmış maqnit. Ferromaqnetizm materialların necə maqnitlənməsini izah edən nəzəriyyədir.

Sabit maqnitlər (xarici maqnit sahəsi və xarici maqnit sahəsi aradan qaldırıldıqdan sonra maqnitləşdirilmiş halda qalan sahə ilə maqnitlənə bilən materiallar) onları nəzərəçarpacaq dərəcədə cəlb edən digər materiallar kimi ferromaqnit və ferrimaqnitlərdir. Yalnız bir neçə maddə var ki, onlar ferromaqnitdirlər. Bunlara dəmir, nikel , kobalt və onların xəlitələrinin çoxu, torpaqda tapılan bəzi nadir metalların birləşmələri və az miqdarda təbii halda yaranan maqnitlər daxildir (ing. lodestone).

Ferromaqnetizm müasir texnologiya və sənayedə çox mühüm rol oynayır. Belə ki, ferromaqnitlər sərt disklər və maqnitofonlar kimi maqnit materialları və transformatorlar, generatorlar , elektrik mühərrikləri, elektromaqnitlər kimi bir çox elektrik və elektromexaniki cihazların əsasını təşkil edirlər.

Ferromaqnit materiallar

Bəzi kristallik ferromaqnit materiallar üçün Küri temperaturu (* = ferrimaqnit)

Material	Küri temp. (K)
Co	1388
Fe	1043
Fe2O3*	948
FeOFe2O3*	858
NiOFe2O3*	858
CuOFe2O3*	728
MgOFe2O3*	713
MnBi	630
Ni	627
MnSb	587
MnOFe2O3*	573
Y3Fe5O12*	560
CrO2	386
MnAs	318
Gd	292
Dy	88
EuO	69

Sağ tərəfdəki cədvəldə temperatura görə ferromaqnit və ferrimaqnit birləşmələrin seçilmiş siyahısı göstərilmişdir.

Ferromaqnetizm materialın kimyəvi tərkibinin xüsusiyyəti deyil, ancaq onun kristallik strukturu və mikroskopik təşkilidir. Fridrix Heuslerin şərəfinə Heusler ərintiləri adlanan tərkibləri ferromaqnit olmayan ferromaqnit metal ərintiləri də var. Bundan başqa yalnız ferromaqnit materiallardan ibarət olan, paslanmayan polad kimi qeyri- maqnit ərintilər var.

Maye ərintilərin çox sürətli soyuması ilə amorf (qeyri-kristallik) ferromaqnit metal ərintiləri hazırlana bilər. Onların xüsusiyyətləri təxminən izotropikdir (kristallik ox boyu düzülməyib): Bu aşağı koersitivliyə, aşağı histerezis itkisinə yüksək keçiriciliyə və yüksək elektrik müqavimətinə gətirib çıxarır. Belə tipik material aşağı ərimə dərəcəsi olan metalloid elementlər (B, C, S, P, Al) və təxminən 80% intiqallı (yerdəyişməli) metallardan hazırlanmış yerdəyişməli metal-metalloid ərintiləridir.

Xüsusilə güclü ferromaqnit materialların nisbətən yeni sinfi torpaqda nadir yayılmış maqnitlərdir. Onlar yaxşı-lokallaşdırılmış f-orbitallarında böyük maqnit momentlərini saxlamaq qabiliyyəti ilə tanınan lantanoid elementlərini saxlayırlar.

Xarici maqnit sahəsi olmadıqda belə, güclü maqnitlənməyə malik maddələr ferromaqnitlər adlanır. Ferromaqnitlərin maqnitlənməsi dia və paramaqnitlərinkindən çox-çox (1010 dəfəyə qədər) böyükdür. Ferromaqnitlərdə asılılığı çox mürəkkəbdir. H-ın artması ilə əvvəl sürətlə, sonra isə yavaş-yavaş artır və nəhayət, maqnit sahəsinin müəyyən qiymətində maqnitlənmə doyma qiymətinə çatır.

Hər bir ferromaqnit maddə üçün elə bir temperatur vardır ki, həmin temperaturdan böyük temperaturlarda onun maqnit xassələri itir. Bu temperatura Küri temperaturu deyilir.

Ferromaqnetizmin izahı kvant mexanikası vasitəsi ilə mümkündür. İsbat olunmuşdur ki, ferromaqnitdə güclü spontan maqnitlənməyə malik oblastlar – domenlər mövcuddur. Domenlərin ölçüləri 1÷100 mkm tərtibində olur. Müxtəlif domenlərdə maqnit momentlərinin istiqaməti müxtəlif olduğundan, xarici sahə olmadıqda nümunənin yekun maqnit momenti sıfır olur. Ferromaqniti xarici sahəyə daxil etdikdə domenlərin maqnit momentləri xarici sahə istiqamətində yönəlir və mühit maqnitlənir. Xarici maqnit sahəsi sıfra qədər azaldıqda, domenlər kifayət qədər sahəyə malik makroskopik oblastlar olduğundan, istilik hərəkəti domenlərin düzülüşünü poza bilmir. Bununla da ferromaqnetiklərdə qalıq maqnitlənmənin və sabit maqnitlərin mövcudluğu izah edilir.

Aktinoid ferromaqnitlər

Aktinoid sırası birləşmələr otaq temperaturunda ferromaqnitdirlər və ya soyumağa doğru getdikcə ferromaqnetizm xassəsi göstərirlər. PuP otaq temperaturunda kubik simmetriyalı paramaqnitdir, ancaq onun Küri temperaturu 125 K-dən aşağı olanda (T_C = 125 K.) ferromaqnit düzülüşlü tetroqonal vəziyyətdə quruluşu yerdəyişməyə məruz qalır. Onun ferromaqnit vəziyyətində PuP-nun maqnit anizotropiyası 100-dür.

NpFe₂–də maqnit anizotropiyası 111-dir. NpFe₂-də Küri temperature 500 K-dən çox olarsa (T_C ~500 K), o həmçinin paramaqnit və kub simmetriyalı olar. Küri temperaturu aşağı düşdükcə, harada romboedrik bucaq 60° (kub faza) 60.53°-yə dəyişərsə, romboedrik deformasiya yaranır. Kub fazada bu $\scriptstyle {\frac {c}{a}}$ = 1.00 qədər azalır. Bu ifadə əasən triqoal və tetraqonal miqyasda deformasiyaların (əyilmələrin) müqayisəsi zamanı əhəmiyyətlidir.

Litium qazı

2009-cu ildə Massaçusets Texnologiya İnstitutu-nun fiziklər heyəti bir kelvindən daha aşağı temperature kimi soyudulan litium qazının ferromaqnetizm xassəsi göstərə bilməsini nümayiş etdirdilər. Bu qazda nümayiş olunan ilk ferromaqnetizm hadisəsi idi.

Xarici keçidlər

• Alnico Magnets Arxivləşdirilib 2014-11-27 at the Wayback Machine (ing.)