Сперомагнетизм

В некоторых магнитных материалах (магнетиках) в существенном диапазоне температур магнитные моменты небольших объёмов, физической причиной появления которых являются отдельные атомы или ионы, кластеры из атомов или макрогранулы, расположены хаотически, причём суммарная намагниченность таких магнетиков равна нулю, а корреляция между магнитными моментами резко убывает с расстоянием и отсутствует уже на расстояниях нескольких межатомных промежутков^[2][3] . Такие магнетики называются сперомагнетиками.

На рисунке 1 схематически показаны хаотическое распределение векторов магнитных моментов сперомагнетика. Видно, что суммарная намагниченность объёма такого материала равна нулю, то есть:

${\displaystyle \sum _{i}^{N}{\overrightarrow {M_{i}}}=0.}$ (1)

Примером сперомагнетиков могут служить аморфное вещество ${\displaystyle {{\ce {YFe2}}}}$, а также аморфные системы, расположенные в диамагнитном окружении, в частности, ${\displaystyle {{\ce {Dy - Cu}}}}$, ${\displaystyle {{\ce {Tb - Ag}}}}$, а также ряд спиновых стёкол (например, ${\displaystyle {{\ce {CuMn}}}}$)^[4][5], аморфных магнитных диэлектриках (${\displaystyle {{\ce {FeF3}}}}$), и т. д.

Сперомагнетические свойства можно обнаружить с помощью методов мёссбауэровской спектроскопии.

Температура сперомагнитного упорядочивания определяют по размытию максимума магнитной восприимчивости. Поскольку в сперомагнетике присутствует бесконечно большое число расположений магнитных моментов, обладающих спонтанной намагниченностью с одной и той же энергией, то существует и большое число равновероятных метастабильных состояний, а переход между ними является причиной термического гистерезиса намагниченности и, как следствие, временной нестабильности магнитных свойств. В таких метастабильных состояниях все локальные распределения магнитных моментов всех локальных ионов, локально окружающих данный выбранный ион, различаются. Эти состояния называют фрустрированными.

Сперомагнетизм не следует путать со сперимагнетизмом.

Рис. 2. Взаимосвязь между разновидностями магнетизма (по К. М. Хёрду)

На рисунке 2 показана взаимосвязь разновидностей магнетизма согласно классификации К. М. Хёрда.

Сперомагнетики применяются в технике, медицине, системах автоматического управления, магнитных покрытиях, компонентах, устройствах и методах неразрушающего контроля.