Ферромагнетики

Упорядочивание магнитных моментов в ферромагнетиках.

Ферромагне́тики — вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое (при температуре ниже точки Кюри) способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.

Свойства ферромагнетиков[править | править код]

Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.
При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.
Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса.
Ферромагнетики притягиваются магнитом.

Представители ферромагнетиков[править | править код]

Среди химических элементов[править | править код]

Среди химических элементов ферромагнитными свойствами обладают переходные элементы Fe, Со и Ni (3d-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Ho, Er (см. Таблицу 1).

Таблица 1. — Ферромагнитные металлы

Металлы	T_c, К	J_s0, Гс
Fe	1043	1735,2
Co	1403	1445
Ni	631	508,8
Gd	289	1980

Металлы	T_c, К	J_s0, Гс
Tb	223	2713
Dy	87	1991,8
Ho	20	3054,6
Er	19,6	1872,6

J_s0 — величина намагниченности единицы объёма при абсолютном нуле температуры, называемая спонтанной намагниченностью. T_c — точка Кюри (критическая температура, выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком).

Для 3d-металлов и для гадолиния (Gd) характерна коллинеарная ферромагнитная атомная структура, а для остальных редкоземельных ферромагнетиков — неколлинеарная (спиральная и др.; см. Магнитная структура).

Среди соединений[править | править код]

Ферромагнитами также являются многочисленные металлические бинарные и более сложные (многокомпонентные) сплавы и соединения упомянутых металлов между собой и с другими неферромагнитными элементами, сплавы и соединения хрома (Cr) и марганца (Mn) с неферромагнитными элементами (так называемые гейслеровы сплавы), например, сплав Cu₂MnAl, соединения ZrZn₂ и Zr_xM_1−xZn₂ (где М — это Ti, Y, Nb или Hf), Au₄V, Sc₃In и др. (Таблица 2), а также некоторые соединения металлов группы актиноидов (например, UH₃).

Соединение	Tc, К	Соединение	Tc, К
Fe₃AI	743	TbN	43
Ni₃Mn	773	DyN	26
FePd₃	705	EuO	77
MnPt₃	350	MnB	578
CrPt₃	580	ZrZn₂	35
ZnCMn₃	353	Au₄V	42—43
AlCMn₃	275	Sc₃ln	5—6

Другие известные[править | править код]

Особую группу ферромагнетиков образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагнитных атомов (например, Fe или Со) в диамагнитной матрице Pd. В этих веществах атомные магнитные моменты распределены неупорядоченно (при наличии ферромагнитного порядка отсутствует атомный порядок). Ферромагнитный порядок обнаружен также в аморфных (метастабильных) металлических сплавах и соединениях, аморфных полупроводниках, в обычных органических и неорганических стёклах, халькогенидах (сульфидах, селенидах, теллуридах) и т. п. Число известных неметаллических ферромагнетиков пока невелико. Это, например, оксид хрома(IV) и ионные соединения типа La_1−xCa_xMnO₃ (0,4 > x > 0,2), EuO, Eu₂SiO₄, EuS, EuSe, EuI₂, CrB₃ и т. п. У большинства из них точка Кюри лежит ниже 1 К. Только у соединений Eu, халькогенидов, CrB₃ значение Q составляет порядка 100 К.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

↑ Толстой Н. А., Спартаков А. А. Новый вид магнетизма — аромагнетизм // Письма в ЖЭТФ, т. 52, вып. 3, с. 796-799 (неопр.). Дата обращения: 14 апреля 2022. Архивировано 14 февраля 2019 года.

Литература[править | править код]

Хёрд К. М. Многообразие видов магнитного упорядочения в твёрдых телах
Аннаев Р. Г. Магнето-электрические явления в ферромагнитных металлах. — Ашхабад, 1951.
Тябликов С. В. Методы квантовой теории магнетизма. — 2-е изд. — М., 1975.
Невзгодова Е. — Современная экспериментальная физика. — 3-е изд. — СПб., 2009.
Исследование свойств ферромагнитных и сверхпроводящих металлов мю-мезонным методом / В. Н. Горелкин, В. Ю. Милосердин, В. П. Смилга. - Ленинград : ЛИЯФ, 1976. - 55 с. : ил.; 20 см. - (АН СССР; № 270).

[1] Толстой Н. А., Спартаков А. А. Новый вид магнетизма — аромагнетизм // Письма в ЖЭТФ, т. 52, вып. 3, с. 796-799 (неопр.). Дата обращения: 14 апреля 2022. Архивировано 14 февраля 2019 года.

[1]