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  

Магнитоэлектрический эффект

Магнитоэлектрический эффект - возникновение в диэлектрич. кристалле намагниченности т, индуцированной электрич. полем E, или поляризации р, индуцированной магп. полем H. Магнитоэлектрический эффект - результат взаимодействия двух подсистем ионного кристалла: электрической, состоящей из заряж. ионов, и магнитной - совокупности нескомпенсиров. спиновых магн. моментов ионов. Полное феноменоло-гич. описание всех возможных магнитоэлектрич. взаимодействий может быть выполнено на основе термодп-намич. теории фазовых переходов 2-го рода. M. э. чаще всего наблюдается в антиферромагн. кристаллах, для к-рых термодинамический потенциал F есть функция проекции векторов: намагниченности т, антиферромагнетизма l и вектора p - изменения электрич. поляризации, вызванного внеш. полями E и H и (или) переходом в магнитоупорядоченное состояние. Для однодоменных кристаллов, т. е. таких, в к-рых векторы m, l и p имеют одинаковую величину и одинаковое направление во всех элементарных ячейках кристалла, связанная с M. э. часть потенциала записывается в виде разложения по смешанным произведениям проекций этих векторов. Из числа всех возможных смешанных произведений вида 3004-18.jpg l2p2 и т. д. в F входят лишь те, к-рые инвариантны при всех преобразованиях группы симметрии парамагн. фазы конкретного кристалла. Условия устойчивости состояния:3004-19.jpg- позволяют найти равновесные значения т и р, причём M. э. возможен, если т(Е) <> 0 и (или) р(Н) <> 0 (<> - неравное). Вид слагаемых в функциях т(Е) и p(H) зависит от того, с какими членами в разложении F они связаны, при этом те из слагаемых, к-рые содержат проекции l, появляются только для кристаллов, обладающих магнитной атомной структурой.

Наиб, известен т. н. линейный магнитоэлектрический эффект, возникающий в результате взаимодействий типа lmp, к-рые приводят к линейной связи вида3004-20.jpg где aij - компоненты тензора магнитоэлектрического эффекта, пропорциональны проекции вектора (здесь и далее суммирование осуществляется по повторяющимся индексам).

В однодоменном кристалле направление l задано и взаимная ориентация как т(ЕE, так и р(H) и H полностью определяется величинами3004-21.jpg Изменение направления l на 180° соответствует др. магн. домену, в к-ром при неизменных относительно кристалла направлениях E и H векторы т(Ер(Н)будут направлены в противоположную сторону. Это обстоятельство используется в эксперименте для получения однодо-менного состояния. Кристалл охлаждается ниже точки магн. перехода TN (см. Нееля точка)в присутствии пост, полей E и H, ориентированных так, чтобы вдоль направлений этих полей 3004-22.jpg В процессе перехода кристалла в магнитоупорядоченное состояние магнитоэлектрич. взаимодействия реализуют во всём объёме кристалла единственный магнитный домен, соответствующий минимуму термодинамнч. потенциала Ф.

Линейный магнитоэлектрический эффект обнаружен в 1960 (Д. H. Астров) в кристалле оксида хрома Cr2O3, элементарная ячейка к-рого показана на рис. 1, а. Для 3004-23.jpg 3004-24.jpg

3004-25.jpg , где индекс ^ обозначает величины в оазисной плоскости кристалла. При переходе к другому домену (рис. 1, б)изменяются знаки az и a^ однако указать, какому именно домену какой знак соответствует, невозможно.

В сегнетоэлектрич. борацитах - кристаллах с общей ф-лой3004-26.jpg

Br, I) при 3004-27.jpg(Кюри точке)также наблюдается линейный M. э., к-рый, в отличие от магнитоэлектрического эффекта в Cr2O3, описывается как диагональными, так и недиагональ-иыми компонентами тензора aij

Известно неск. десятков антиферромагнетиков, в к-рых возможен и наблюдается линейный M. э. с величиной a в пределах от 10-5 до 10-2 (TbPO4),

Нелинейные магнитоэлектрический эффект возникают в результате магнитоэлектрич. взаимодействий вида3004-28.jpg к-рые приводят к квадратичным зависимостям соответственно по 3004-29.jpg


3004-30.jpg


Рис. 1. Элементарная магнитная ячейка антиферромагнетика Cr2O3; а и б - направления магнитных моментов s1, s2, s3 и s4 ионов в доменах с противоположно ориентированными векторами антиферромагнетизма l


Первый из них возможен во всех кристаллах без центра симметрии в парамагн. фазе при3004-31.jpgи впервые наблюдался в3004-32.jpgвторой вовможен только в магнитоупорядоченных кристаллах и наблюдался, напр., в веществах с общей ф-лой RFe5O12 и RFeO3 (R - редкоземельный ион) с 3004-33.jpg Наконец, взаимодействия вида pl2 в кристаллах со слабым ферромагнетизмом (напр., в Со-I-бораците) обусловливают как линейный, так и нелинейный M. э.

M. э. удобно наблюдать динамич. методом, прикладывая к кристаллу переменные поля3004-34.jpgили3004-35.jpgна частоте f и измеряя индуцированные ими намагниченность3004-36.jpg или поляризацию 3004-37.jpg. Селективная техника обеспечивает достаточно высокую чувствительность даже при измерении слабых квадратичных магнитоэлектрических эффектов в полях3004-38.jpg с амплитудой много меньше той, к-рая может изменить доменную структуру. В динамич. методе линейному M. э. соответствует сигнал на той же частоте f, а квадратичному на частоте3004-39.jpg При наблюдении квадратичных M. э. можно прикладывать к кристаллу одновременно как переменные3004-40.jpgтак и пост, поля3004-41.jpg Тогда3004-42.jpg, т. е. зависимости3004-43.jpg и3004-44.jpgбудут линейными на той же частоте, что и частота3004-45.jpg В этом случае M. э. можно рассматривать как линейный, индуцированный пост, полем Н0 или E00 .

Проявления магнитоэлектрич. взаимодействий не ограничиваются магнитоэлектрическим эффектом. Так, при наличии в F членов вида 3004-46.jpg и 3004-47.jpg парамагн. восприимчивость 3004-48.jpg3004-49.jpg и поляризуемость 3004-50.jpg оказываются зависящими линейно от полей3004-51.jpg соответственно. Зависимость3004-52.jpg наблюдалась экспериментально в кристалле 3004-53.jpg Член вида 3004-54.jpg обусловливает появление поляризации3004-55.jpgпри переходе кристалла в магнитоупорядоченное состояние. Наконец, член вида3004-56.jpgприводит к изломам на кривой температурной зависимости диэлектрич. проницаемости 3004-57.jpg при 3004-58.jpg в точке Кюри при 3004-59.jpg Магнйтоэлектрич. взаимодействия могут изменять поляризацию эл--магн. волн при их отражении или пропускании кристаллами, обладающими M. э., вызывать параметрнч. возбуждение спиновых волн в сегнетомаг-нетиках под действием поля3004-60.jpgвысокой частоты или поглощение переменного магн. поля на резонансных частотах электрич. дипольной структуры.

Термодинамич. теория, позволяющая найти вид потенциала F для кристалла с известной симметрией, не даёт никаких сведений ни о величинах констант, описывающих магнитоэлектрический эффект, ни о природе микроскопич. сил, ответственных за его проявление. При изучении механизма M. э. приходится использовать модельные представления, а имеющаяся "микроскопическая" теория носит в основном качеств, характер. Так, описание зависимости 3004-61.jpg (рис. 2) удаётся получить на основе модели о сближении ионов 3004-62.jpg, принадлежащих одной магн. подрешётке, с ионами3004-63.jpg и удалении от них ионов другой подрешётки под действием поля что приводит к изменению изотропного косвенного обменного взаимодействия в подрешётках.



3004-64.jpg



В результате намагниченности становятся разными и появляется намагниченность кристалла в целом. Эта же модель может быть применена и к др. кристаллам, обладающим M. э., большинство из к-рых содержит кислород.

При наложении на кристалл достаточно больших полей 3004-65.jpgв нём возможны скачкообразные изменения 3004-66.jpg связанные с переходом от одного домена к другому. Так, в Ni - I-борацито при увеличении магн. поля, направленного перпендикулярно вектору спонтанной намагниченности, в точке3004-67.jpg происходит переброс этого вектора на 900 и вектора спонтанной поляризации на 180° (рис. 3). Внеш. электрич. поле может в свою очередь изменить направление p на 180° с одноврем. перебросом m на 90°. В Cr2O3 резкое изменение знака M. э., связанное с переходом от одного домена к другому (переключение доменов), наблюдается при одноврем. наложении достаточно сильных полей Ez и Hz.

Рис. 3. Изменение ориентации векторов спонтанной намагниченности т и поляризации r в Ni - I-бораците при достижении внешним магнитным полем критического значения Нс.

3004-68.jpg

Синтез монокристаллич. веществ, как правило, очень труден, что препятствует всестороннему изучению M. э., однако его простая регистрация возможна в порошках и поликристаллах, где величина3004-69.jpgдостигает 3004-70.jpg от её значения для монокристалла. Охлаждение поликристаллич. образцов ниже3004-71.jpgв полях3004-72.jpg создаёт избыток доменов одного типа и, следовательно, макроскопич. намагниченность таких образцов.

Все возможные классы магнитной симметрии, допускающие M. э., известны. Экспериментально изученные вещества относятся только к части этих классов, и лишь для неск. веществ получено полное согласие между результатами измерений и предсказаниями теории. Прямое определение магн. симметрии методами нейтронографии часто затруднено. Исследование M. э., конкретные проявления к-рого зависят от магн. симметрии, и ряде случаев позволяет дополнить ней-тронографич. данные или даже определить магн. атомную структуру независимо, а также получить сведения об её изменении, напр, при ориентаиионном фазовом переходе антиферромагнетика в сильном магн. поле (спин-флоп переход).

Практич. применения M. э. (магн. память, фазовращатели, затворы, невзаимные и переключающие элементы в оптике и т. д.) возможны, однако ни одно из подобных устройств не было реализовано в связи с отсутствием монокристаллич. материалов высокого качества.

Литература по магнитоэлектрическому эффекту

  1. O'Dell T. H., The electrodynamics of magnetoelcct-ric media, Amst.- L., 1970;
  2. Magnetoelectric interaction phenomena in crystals, ed. by A. J. Freeman, H. Schmid, L.- [a.o.], 1975;
  3. Смоленский G. А., Чупис И. E., Сегнетомагнетики, "УФН", 1982, т. 137, в. 3, с. 415;
  4. Веневцев Ю. H., Гагулин В. В., Любимов В. H., Сегнетомагнетики, M., 1982.

Д. H. Астров, Л. H. Батуров

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

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что в 1974 - 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала "Deutsche Physik", где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 13.06.2019 - 05:11: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЙ ГИБЕЛИ ПЧЁЛ И ДРУГИХ ОПЫЛИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ - Карим_Хайдаров.
12.06.2019 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 06:28: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> К 110 летию Тунгуской катастрофы - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВЕСТЬ - Conscience -> Высший разум - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 08:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution