Ferromagnetyzm
Ferromagnetyzm to zjawisko, w którym materiały wykazują spontaniczne namagnesowanie, będące jedną z najsilniejszych form magnetyzmu. Odpowiada za wiele codziennych zjawisk magnetycznych, w tym działanie magnesów trwałych.
Materiały ferromagnetyczne
Materiały te, zwane ferromagnetykami, obejmują m.in. żelazo, kobalt i nikiel, a także niektóre stopy, takie jak Cu2MnAl. Często można uzyskać amorficzne ferromagnetyki poprzez szybkie chłodzenie stopów metalowych, co nadaje im izotropowe właściwości magnetyczne.
Przykładem takiego materiału jest stop Vitrovac 6025, który wykazuje właściwości ferromagnetyczne w temperaturze Curie wynoszącej 483 K.
Fizyczne aspekty ferromagnetyzmu
Atom jako dipol magnetyczny
Spin elektronów oraz ich ruch wytwarzają moment dipolowy, co prowadzi do powstawania pola magnetycznego. W atomach z pełnymi powłokami elektronowymi całkowity moment dipolowy wynosi zero, natomiast atomy z niesparowanymi spinami posiadają wypadkowy moment magnetyczny.
Domeny magnetyczne
W ferromagnetykach dipole magnetyczne ustawiają się równolegle, tworząc domeny magnetyczne. W większej skali, dominują klasyczne tendencje do ustawiania się dipoli w kierunkach przeciwnych, co powoduje, że niezamagnieszony ferromagnetyk nie wykazuje wypadkowego pola magnetycznego.
Ferromagnetyk w polu magnetycznym
Umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym, ferromagnetyk ulega namagnesowaniu, co prowadzi do uporządkowania domen w kierunku pola. Po usunięciu pola zewnętrznego, materiały te mogą utrzymać trwałą magnetyzację, co jest widoczne w charakterystycznej krzywej histerezy.
Punkt Curie
Temperatura Curie to punkt, w którym materiał traci właściwości ferromagnetyczne i staje się paramagnetykiem. W miarę wzrostu temperatury, oscylacje atomów zwiększają się, co prowadzi do zmniejszenia spontanicznego namagnesowania.
Niezwykły ferromagnetyzm
W 2004 roku odkryto, że nanopianka, odmiana węgla, wykazuje ferromagnetyzm, który znika po kilku godzinach w temperaturze pokojowej, jednak trwa dłużej w niższych temperaturach.
