Материалдардағы ферромагнетизм және оның әсерлері

Кіріспе

Ферромагнетизмді және материалдар ішіндегі оның әсерлерін зерттеу

Физикада ферроникалар – ферромагниттер, ферроэлектриктер және ферроэластиктерді зерттеуге берілген жалпы атау.

Шолу

Фероэлектрліктердің негізі – өте тар температуралық диапазон ішінде болатын физикалық қасиеттердің үлкен өзгерістерін түсіну. Физикалық қасиеттердің өзгеруі фазалық ауысулар белгілі бір критикалық температура мәнінің маңында жүргенде пайда болады, бұл температура әдетте символымен белгіленеді. Осы критикалық температурадан жоғары кристалл ферроэлектрлік емес күйде болады және қызығушылық тудыратын физикалық қасиеттерін көрсетпейді. Материалды төмендетіп салқындатқанда, ол спонтанды фазалық ауысуға ұшырайды. Мұндай фазалық ауысу көбінесе ферроэлектрлік емес кристалл құрылымынан аз ғана ауытқуға алып келеді, бірақ бірлік жасушаның пішінін өзгерткенде материалдың нүктелік симметриясы төмендейді. Осы симметрияның бұзылуы физикалық тұрғыдан ферроэлектрлік фазаның қалыптасуына мүмкіндік береді. Фероэлектрикада температураны температурасынан төмендеткенде, бірлік жасуша осінің бойымен спонтанды диполь моменті туындайды. Жеке диполь моменттері кейде кішкентай болғанымен, бірлік жасушалардың әсерінен заттың ішінде елеусіз емес электр өрісі пайда болады. Фероэлектриканың маңызды ерекшелігі – олар центросимметриялық кристаллда болуға болмайды. Центросимметриялық кристалл – бұл тордағы нүктенің басқа тор нүктесіне бейнеленуі мүмкін болатын кристалл. Ферромагниттер – көпшілікке таныс термин, және ферроэлектрика сияқты, ферромагниттің спонтанды магниттелуі парамагниттік фазадан ферромагниттік фазаға өту кезінде нүктелік симметрияның бұзылуына байланысты. Бұл жағдайда, температурасы Кюри температурасы деп аталады. Ферроэластикалық кристаллдарда ферроэлектрлік емес (немесе прототиптік) фазадан ферроэлектрлік фазаға өту кезінде спонтанды деформация туындайды. Ферроэластикалық фазалық ауысудың мысалы – кристалл құрылымы тетрагональдық құрылымнан (төртбұрышты призма пішіні) моноклиникалық құрылымға (жалпы параллелепипед) спонтанды түрде өзгеруі. Мұнда фазалық ауысуға дейін және кейін бірлік жасушаның пішіні әртүрлі, сондықтан заттың ішінде деформация пайда болады. Соңғы жылдары мультиферроикаларға қызығушылық артып келеді. Бұл материалдар бір фазада бірнеше ферроэлектрлік қасиеттерді бірдей көрсетеді. Сонымен қатар, ферротороидтық реттілік деп аталатын төртінші ферроэлектрлік рет тәзімделген.

The basis of ferroics is to understand the large changes in physical characteristics that occur over a very narrow temperature range. The changes in physical characteristics occur when phase transitions take place around some critical temperature value, normally denoted by Above this critical temperature, the crystal is in a nonferroic state and does not exhibit the physical characteristic of interest. Upon cooling the material down below it undergoes a spontaneous phase transition. Such a phase transition typically results in only a small deviation from the nonferroic crystal structure, but in altering the shape of the unit cell the point symmetry of the material is reduced. This breaking of symmetry is physically what allows the formation of the ferroic phase. In ferroelectrics, upon lowering the temperature below , a spontaneous dipole moment is induced along an axis of the unit cell. Although individual dipole moments can sometimes be small, the effect of unit cells gives rise to an electric field that over the bulk substance that is not insignificant. An important point about ferroelectrics is that they cannot exist in a centrosymmetric crystal. A centrosymmetric crystal is one where a lattice point can be mapped onto a lattice point
Ferromagnets is a term that most people are familiar with, and, as with ferroelastics, the spontaneous magnetization of a ferromagnet can be attributed to a breaking of point symmetry in switching from the paramagnetic to the ferromagnetic phase. In this case, is normally known as the Curie temperature. In ferroelastic crystals, in going from the nonferroic (or prototypic phase) to the ferroic phase, a spontaneous strain is induced. An example of a ferroelastic phase transition is when the crystal structure spontaneously changes from a tetragonal structure (a square prism shape) to a monoclinic structure (a general parallelepiped). Here the shapes of the unit cell before and after the phase transition are different, and hence a strain is induced within the bulk. In recent years, multiferroics have been attracting increased interest. These materials exhibit more than one ferroic property simultaneously in a single phase. A fourth ferroic order termed ferrotoroidic order has also been proposed.