к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Пьезомагнетизм (пьезомагнитный эффект)

Пьезомагнетизм (пьезомагнитный эффект) - возникновение в веществе спонтанного магнитного момента при наложении упругих напряжений. П. может сушествовать только в антиферромагнетиках и ферромагнетиках и принципиально невозможен в пара-и диамагнетиках.

Термодинамич. рассмотрение вопроса о П. основывается на выделении и изучении в разложении термодинамического потенциала F членов, линейных по магн. полю Hi и по одной из компонент тензора упругих напряжений4019-47.jpg

4019-48.jpg

Если все преобразования магн. симметрии данного кристалла оставляют инвариантным хотя бы один член в этом выражении, то соответствующий коэф.4019-49.jpg (модуль П.) будет отличен от нуля и в кристалле будет возникать пьезомагн. момент4019-50.jpg =4019-51.jpg зависящий от приложенного напряжения 4019-52.jpg Эта идея впервые была высказана В. Фойгтом [1]. Однако он ошибочно считал, что достаточно учитывать только кристаллографич. симметрию.

Пара- или диамагнитный кристалл не может быть пьезомагнетиком, поскольку в группу магн. симметрии такого кристалла самостоятельно входит элемент инверсии времени Л, к-рый изменяет знаки магн. полей и моментов на обратные (см. Магнитная симметрия ).Поэтому для пара- и диамагнетиков все компоненты пьезомагн. тензора 4019-53.jpgтождественно равны нулю. В веществах, обладающих упорядоченной магн. структурой (в ферромагнетиках и антиферромагнетиках), R встречается только в комбинациях с др. элементами симметрии. Поэтому в принципе такие вещества могут быть пьезомагнетиками [2]. Симметрийный анализ позволил установить все классы магн. симметрии, к-рые допускают П. Их оказалось 66, и для всех найден вид тензоров 4019-54.jpg Благодаря симметрии тензора sjk пьезомагн. тензоры могут быть представлены в виде матриц 3 x 6, и число таких матриц равно 16 [3].

Пьезомагн. момент сравнительно мал. Поэтому практически наблюдать его можно только в антиферромагнетиках, к-рые в нормальных условиях не обладают спонтанным магн. моментом. Теоретич. исследование магн. симметрии известных антиферромагнетиков позволило И. Е. Дзяяошинскому [4] (ещё до того, как были найдены все магн. классы, допускающие П.) найти среди них ряд веществ (Fe203, FeCO2, MnF2, CoF2, FeF2), в к-рых должен наблюдаться П.

П. в антиферромагнетиках тесно связан с явлением слабого ферромагнетизма. Так же, как и магн. момент слабых ферромагнетиков, пьезомагн. момент может быть направлен перпендикулярно к направлению спонтанной намагниченности магнитных подрешёток или параллельно ему. В первом случае возникает скос векторов подрешёток, приводящий к возникновению пьезомагн. момента. Продольный П. связан с изменением намагниченности подрешёток.

Экспериментально П. обнаружен в 1959 в антифер-ромагн. кристаллах MnF2 и CoF2 [5]. В этих кристаллах в соответствии с соображениями симметрии отличны от нуля только три компоненты пьезомагн. тензора: 4019-55.jpg и 4019-56.jpg. Для CoF2 пьезомагн. модули при температуре 20.4 R имеют следующие значения: Lxyz = 2·10-3 Гс·см2/кГ и Lzxy=0,8·10-3 Гс·см2/кГ. На примере антиферромагн. фторидов легко понять микроскопич. природу продольного пьезомагн. эффекта.

Рис. 1. Схематическое изображение деформированной элементарной ячейки (d - период ячейки) антиферромагнитных фторидов переходных металлов (CoF2). Ось г перпендикулярна плоскости чертежа. Ионы, обозначенные заштрихованными кружками, сдвинуты на половину периода кристаллической решётки вдоль оси z относительно незаштрихованных.


4019-57.jpg


На рис. 1 показана схема расположения попив в деформированной тетрагональной решётке, когда кристаллографически эквивалентные узлы 1 и 2 после сдвиговой деформации в плоскости ху перестают быть эквивалентными. При этом расстояние d до ближайших ионов фтора для магн. ионов в подрешётке 1 увеличивается, а для ионов в подрешётке 2 - уменьшается.

Очевидно, что при этом изменения величины намагниченности подрешёток должны быть противоположными и их равенство будет нарушаться [6]. Из рис. 2 видно, что температурная зависимость пьезомагн. модуля аналогична температурной зависимости намагниченности подрешёток.

Рис. 2. Температурная зависимость модуля пьезомагнетизма 4019-58.jpg у CoF2 (точки - данные эксперимента).


4019-59.jpg



П. существенно зависит от доменной структуры антиферромагнетика. 180-градусные домены отличаются знаком антиферромагн. вектора 4019-60.jpg и 4019-61.jpg - намагниченности подрешёток), а компоненты тензора П. линейно зависят от компонент вектора4019-62.jpg В многодоменном антиферромагн. образце П. может быть сильно ослаблен. Поэтому П. в чистом виде наблюдают в однодоменных образцах. При перемагничива-нии однодоменного образца, обладающего пьезомагн. моментом, происходит переворот домена и соответственно векторы намагниченности подрешёток поворачиваются на 180°. Используя П., легко получать одно-доменные антиферромагн. кристаллы, охлаждая их из парамагн. состояния в магн. поле при соответствующей деформации. Это было подтверждено методами нейтронографии.

П. наблюдался также в FeCO3 и в низкотемпературной модификации4019-63.jpg Магн. симметрия обоих веществ одинакова, и в них наблюдаются следующие отличные от нуля компоненты тензора П.: 4019-64.jpg=4019-65.jpgи4019-66.jpg. Их величина примерно на порядок меньше, чем у CoF2. В высокотемпературной модификации a = Fe2O3 удалось измерить только один модуль П.-4019-67.jpg, величина к-рого тоже на порядок меньше, чем у CoF2.

Из ф-лы (*) видно, что наряду с П. должен существовать обратный эффект - линейная магнитострикция ,при к-рой компоненты тензора деформаций4019-68.jpg линейно связаны с магн. полем: 4019-69.jpg =4019-70.jpg, Знак линейной магнитострикции, как и 4019-71.jpg в случае П., зависит от знака вектора4019-72.jpgхарактеризующего образовавшееся доменное состояние образца. Линейная магнитострикция наблюдалась в CoF2 и a = Fe203 (в обеих антиферромагн. модификациях). В ходе исследования линейной магнитострикции в этих веществах было обнаружено, что в сильных магн. полях знак магнитострикции может скачком изменяться, что указывает на индуцированное полем скачкообразное изменение доменной структуры антиферромагнетика (поворот вектора антиферромагнетизма4019-73.jpgна 180°). Линейная магнитострикция наблюдалась также при спин-переориентац. переходах в ортоферритах (YFe03 и DyFeO3) и ортохромитах (YCrO3) (см. Магнитный фазовый переход ).В этих соединениях в определ. интервале значений температуры направление антиферромагн. вектора4019-74.jpgплавно изменяется от одного кристал-лографич. направления к другому. При этом, как показывает симметрийный анализ, должна наблюдаться линейная магнитострикция, приводящая к моноклинному искажению орторомбич. решётки. Направление вектора L антиферромагн. домена и в этом случае определяет знак магнитострикции. Линейная магнитострикция даёт значит. вклад в магнитоупругие свойства антиферромагнетиков вблизи Нееля точки4019-75.jpg

Симметрийным аналогом линейной магнитострикции является эффект линейного по магн. полю магн. двулу-чепреломления. В отличие от обычного квадратичного по полю Коттона-Мутона эффекта, линейное дву-лучепреломление наблюдается в одноосных антиферромагнетиках при приложении магн. поля вдоль оси антиферромагнетизма [7].

Литература по пьезомагнетизму (пьезомагнитному эффекту)

  1. Vоigt W., Lehrbuch der Kristallphysik, 2 Aufl., Lpz.- В., 1928;
  2. Тавгер Б. А., Зайце в В. М., О магнитной симметрии кристаллов, "ЖЭТФ", 1956, т, 30, с. 564;
  3. Вirss R. R., Symmetry and magnetism, Amst., 1964;
  4. Дзялошинский И. Е., К вопросу о пьезомагнетизме, "ЖЭТФ", 1957, т. 33, с„ 807;
  5. Боровик-Романов А. С., Пьезомагнетизм в антиферромагнитных фторидах кобальта и марганца, "ЖЭТФ", 1960, т. 38, с. 1088;
  6. Моriуа Т., Piezo-magnetism in CoF2, "J. Phys. Chem. Solids", 1959, v. 11, p. 73;
  7. Харченко H. F., Еременко В. В.,Белый Л. И., Индуцированное продольным магнитным полем понижение оптического класса антиферромагнитного кристалла, "Письма в ЖЭТФ", 1978, т. 28, с. 351.

А. С. Боровик-Романов

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 10.11.2021 - 12:37: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от д.м.н. Александра Алексеевича Редько - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:35: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вадима Глогера, США - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:18: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> Волновая генетика Петра Гаряева, 5G-контроль и управление - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:16: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Екатерины Коваленко - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:13: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вильгельма Варкентина - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution