Ферримагнетизм

· Ферримагнетизм – одно из магнитных состояний вещества, характеризующееся антипараллельной ориентацией атомных магнитных моментов. В некотором приближении ферримагнетизм подобен антиферромагнетизму, но в отличие от него, по причине того, что в его создании участвуют носители магнитного момента двух (или более) видов, различающихся по химическим свойствам, противоположно направленные магнитные моменты подрешеток ферримагнетиков не равны друг другу по абсолютной величине (рис. 2.8). По этой причине и наблюдается не равный нулю результирующий магнитный момент ферримагнетиков. Такой магнитный порядок сохраняется до температуры T =θ _Н (точка Нееля), выше которой вещество переходит в парамагнитное состояние.

Рис. 2.8. Доменная магнитная структура ферримагнетика

Этимологически, понятие «ферримагнетик» происходит от ферритов – группы химических веществ, представляющих собой соединения оксида железа (Fe₂O₃) с оксидами других металлов, например соединения, со структурной формулой MeO·Fe₂O₃, где Me²⁺ – двухвалентный металл (Fe, Cu, Co, Ni, Zn, Cd, Mg, Mn и др.).

Некоторые из этих ферритов обладают сильными магнитными свойствами, например никелевый (NiO·Fe₂O₃) или марганцевый (MnO·Fe₂O₃) феррит. Иные, такие как цинковый (ZnO·Fe₂O₃) или кадмиевый (CdO·Fe₂O₃) ферриты – немагнитны.

Многие свойства ферримагнетиков, например, зависимость I = f (H), во многом аналогичны свойствам ферромагнетиков, но между этими группами веществ, все же имеются и принципиальные различия.

Сравнивая, например, температурные зависимости намагниченности насыщения ферромагнетиков и ферримагнетиков, становится очевидным, что если для ферромагнетиков в данной зависимости является характерным существование точки Кюри, то для ферримагнетиков с повышением температуры интенсивность насыщения постепенно уменьшается, доходит до нуля, начинает возрастать, а потом снова падает до нуля. При дальнейшем нагреве ферримагнетик остается парамагнитным. Здесь температуру вторичного обращения интенсивности насыщения в ноль называют точкой Нееля, а температуру первичного обращения в ноль – точкой компенсации.

Отметим, также, что для большинства ферримагнетиков характерны значительно меньшие по сравнению с ферромагнетиками значения намагниченности насыщения, а так же ряд других особенностей.

Наряду с кристаллическими ферримагнетиками, известны также и аморфные варианты их структуры. В этом случае ионы в подрешетках занимают случайно размещенные в пространстве позиции. Типичными представителями аморфных ферримагнетиков являются сплавы железа и тяжелых редкоземельных металлов (Fe₂-Tb или Fe₂-Gd).

В настоящее время используют сотни различных марок ферритов, отличающихся по химическому составу, кристаллической структуре, магнитным и другим свойствам. Помимо элементарных однокомпонентных ферритов большое распространение получили двух- и многокомпонентные ферриты, ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса, ферриты для устройств СВЧ, ферриты с большой константой магнитострикции. Области и объем использования ферритов весьма разнообразны и постоянно расширяются.