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  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. 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