Пьезомагнетизм

Пьезомагнитный эффект был обнаружен Виктором-Андреем Станиславовичем Боровиком-Романовым в 1959 году при исследовании антиферромагнитных кристаллов ${\displaystyle {{\ce {MnF2}}}}$ и ${\displaystyle {{\ce {CoF2}}}}$^[2][3]. В этих работах, в согласии с теоретическими предположениями, было обнаружено возникновение пьезомагнитных моментов ${\displaystyle m_{l}^{p}}$ при наложении сдвиговых напряжений ${\displaystyle \sigma _{ik}}$. Помимо пьезомагнитного момента, перпендикулярного направлению намагниченности подрешёток этих материалов, наблюдался момент, параллельный намагниченности подрешёток.

Оказалось, что пьезомагнетизм может существовать только в антиферромагнетиках и ферромагнетиках вследствие особенностей их магнитной симметрии. Данные особенности магнитной симметрии были выявлены с помощью симметрийного анализа, всего было обнаружено ${\displaystyle 66}$ видов таких магнитных симметрий. Модулем пьезомагнетизма называют тензор ${\displaystyle \Lambda _{ijk}}$. Для всех ${\displaystyle 66}$ видов магнитных симметрий вид тензора ${\displaystyle \Lambda _{ijk}}$ известен. Пьезомагнитные тензоры ${\displaystyle \Lambda _{ijk}}$ могут быть представлены в виде ${\displaystyle 16}$ матриц ${\displaystyle 3\times 6}$ благодаря симметрии тензора сдвиговых (упругих) напряжений ${\displaystyle \sigma _{ik}}$.

Пьезомагнитный эффект настолько мал, что легко маскируется спонтанными магнитными моментами, способными возникать параллельно с ним. Возникновение пьезомагнитного эффекта объясняется тем, что при сдвиговых нагрузках, прикладываемых к слабым антиферромагнетикам, магнитная структура в таких веществах может изменяться таким образом, что в этих веществах появляется т. н. слабый ферромагнетизм. Направлен магнитный момент или перпендикулярно направлению спонтанной намагниченности магнитных подрешёток, или параллельно их намагниченности. В первом случае происходит изменение направления магнитных векторов магнитных подрешёток, что сопровождается появлением пьезомагнитного момента, а во втором — появляется продольный пьезомагнетизм, который появляется из-за изменения намагниченности подрешёток. Во втором случае пьезомагнитный эффект пропорционален величинам приложенного внешнего упругого напряжения.

Обратным эффектом по отношению к пьезомагнетизму можно рассматривать линейную магнитострикцию.

Пьезомагнетизм свойственен многим природным минералам и горным породам^[4].

Следует отметить, что термин «пьезомагнитная керамика» основан на явлении линейной магнитострикции, а не истинного пьезомагнитного эффекта.