суперпарамагнетизм (англ. superparamagnetism) — квазипарамагнитное поведение веществ и материалов, состоящих из наноразмерных ферро- или ферримагнитных частиц, слабо взаимодействующих друг с другом.

Описание

При температурах ниже точки Кюри или точки Нееля ферро- и ферримагнетики переходят из парамагнитного в ферро- или ферримагнитное состояние. Если же частицы такого материала изолированы, а их линейные размеры не превышают величины 1–10 нм (разной величины для разных материалов), то благодаря тепловым флуктуациям направление их преимущественной намагниченности и при этих температурах будет хаотически изменяться подобно тому, как меняется направление магнитных моментов атомов или ионов в парамагнетике под воздействием теплового движения. В результате система малых частиц ведет себя в магнитных полях и при изменении температуры подобно парамагнитному газу из N атомов (N — число однодоменных частиц, каждая из которых обладает магнитным моментом M). Для нее выполняется закон Кюри в слабых магнитных полях и формула Ланжевена для намагниченности в области магнитного насыщения.

Намагниченность суперпарамагнетиков может быть во много раз больше намагниченности обычных парамагнетиков. Чтобы векторы намагниченности частиц хаотически меняли свою пространственную ориентацию, энергия теплового движения kT (где k — постоянная Больцмана, T — температура) должна быть больше энергии магнитной анизотропии частицы KV (где K — константа анизотропии, V — объем частицы). Понижение температуры приводит к уменьшению энергии теплового движения, и ниже температуры блокировки Tб, значение которой зависит как от вида материала, так и от размера частиц, изменение направления преимущественной намагниченности перестает быть хаотичным, и частицы начинают вести себя как обычные крупнокристаллические ферро- и ферримагнетики.

Типичными представителями суперпарамагнитных систем являются малые частицы Co, выделяющиеся при распаде твердого раствора Cu–Co (2% Co), мелкие выделения Fe в латуни (0,1% Fe), Cu в Mn, Ni в Au, а также некоторые антиферромагнитные оксиды.

Авторы

  • Гудилин Евгений Алексеевич
  • Шляхтин Олег Александрович

Источники

  1. Звездин А. К., Звездин К. А. Суперпарамагнетизм сегодня: магниты-карлики на пути в мир квантов // Природа. 2001. №9. С. 9–18.
  2. Суперпарамагнетизм // Википедия, свободная энциклопедия. — http://ru.wikipedia.org/wiki/Суперпарамагнетизм (дата обращения: 01.08.2010).

Напишите нам