Введение
Изучение ферромагнетизма и его влияния на материалы
В физике, ферроики – это общее название для изучения ферромагнетиков, ферроэлектриков и ферроэластики.
Обзор
Основа ферроиков заключается в понимании значительных изменений физических характеристик, происходящих в очень узком температурном диапазоне. Эти изменения возникают при фазовых переходах вблизи некоторого критического значения температуры, обычно обозначаемого как . Выше этой критической температуры кристалл находится в неферроичном состоянии и не проявляет интересующих физических свойств. При охлаждении материала ниже , он претерпевает спонтанный фазовый переход. Такой переход обычно приводит лишь к небольшому отклонению от неферроичной кристаллической структуры, но изменение формы элементарной ячейки приводит к снижению точечной симметрии материала. Именно это нарушение симметрии физически позволяет образованию ферроичной фазы. В ферроэлектриках при понижении температуры ниже , индуцируется спонтанный дипольный момент вдоль оси элементарной ячейки. Хотя отдельные дипольные моменты иногда могут быть малы, эффект от элементарных ячеек создает электрическое поле, которое в объеме вещества оказывается значительным. Важно отметить, что ферроэлектрики не могут существовать в центросимметричных кристаллах. Центросимметричный кристалл – это кристалл, в котором точка решетки может быть отображена на точку решетки . Ферромагнетизм – термин, знакомый большинству людей, и, как и в случае с ферроэластиками, спонтанная намагниченность ферромагнетика обусловлена нарушением точечной симметрии при переходе из парамагнитной в ферромагнитную фазу. В этом случае обычно называют температурой Кюри. В ферроэластичных кристаллах при переходе от неферроичной (или прототипической) фазы в ферроичную фазу индуцируется спонтанное напряжение. Примером ферроэластичного фазового перехода является спонтанное изменение кристаллической структуры от тетрагональной (форма квадратной призмы) к моноклинной (общей параллелепипед). Формы элементарной ячейки до и после фазового перехода различны, что приводит к возникновению напряжения в объеме. В последние годы растет интерес к мультиферроикам. Эти материалы демонстрируют более одного ферроичного свойства одновременно в одной фазе. Также был предложен четвертый тип ферроичного порядка, называемый ферроторическим порядком.
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.