Struktura i wÅaÅciwoÅci magnetyczne - Instytut Fizyki PAN
Struktura i wÅaÅciwoÅci magnetyczne - Instytut Fizyki PAN
Struktura i wÅaÅciwoÅci magnetyczne - Instytut Fizyki PAN
- No tags were found...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
taśm amorficznych, typu FINEMET lub NANOPERM), oddziaływania dipolowe pomiędzy<br />
cząstkami mogą być zdominowane przez krótkozasięgowe oddziaływania wymienne.<br />
Właściwości <strong>magnetyczne</strong> takiego układu cząstek mogą być wówczas opisane w modelu<br />
anizotropii przypadkowej (ang. random anisotropy model - RAM). Model RAM,<br />
sformułowany pierwotnie przez Albena et al. [56] dla ferromagnetyków amorficznych, został<br />
następnie zaadoptowany przez Herzera [57] do uproszczonego opisu materiałów<br />
nanokrystalicznych, jak równieŜ - w nieco mniej uproszczonej formie - przez Löfflera [58]<br />
do opisu właściwości magnetycznych nanocząstek metalicznych po procesie ich konsolidacji.<br />
W modelu RAM lokalna anizotropia cząstek (o jednakowej średnicy D) sprzęŜonych<br />
ferromagnetycznie w objętości określonej przez zasięg oddziaływania wymiany L mag (zwany<br />
takŜe długością korelacji <strong>magnetyczne</strong>j) jest znacznie zredukowana w wyniku jej uśrednienia.<br />
W przypadku, gdy rozmiar cząstek jest znacznie mniejszy niŜ długość korelacji (D < L mag ),<br />
oddziaływanie wymiany wymusza wzajemnie równoległe ustawienie momentów<br />
magnetycznych w sąsiednich cząstkach. Oddziaływanie to prowadzi do powstania efektywnej<br />
anizotropii, której wielkość jest zredukowana w wyniku uśrednienia anizotropii wielu<br />
magnetycznie skorelowanych cząstek. Oś łatwą powstałego klasteru <strong>magnetyczne</strong>go określają<br />
fluktuacje statystyczne. Przykładowo dla cząstek Co, Fe i Ni ich krytyczny zasięg korelacji<br />
<strong>magnetyczne</strong>j wynosi odpowiednio:<br />
L<br />
Co<br />
kryt<br />
∼ 20 nm,<br />
L<br />
Fe<br />
kryt<br />
∼ 35 nm oraz<br />
Ni<br />
L<br />
kryt<br />
> 100 nm [58].<br />
SprzęŜenia wymienne w układzie cząstek, prowadzące do powstania korelacji<br />
ferromagnetycznych oraz redukcji anizotropii efektywnej, powodują zmniejszenie pola<br />
koercji H C . Efekt ten obserwowany był na przykład dla jednofazowych cząstek Fe<br />
(D ~ 11 nm) (wytworzonych techniką niskoenergetycznego mielenia mikrokrystalicznego<br />
Ŝelaza w młynku kulowym, w warunkach wysokiej próŜni), w których chemia i struktura ich<br />
powierzchni (obszarów o grubości ~0.8 nm) były bliskie ich krystalicznym rdzeniom [59].<br />
Cząstki te w temperaturze pokojowej wykazywały bardzo małą koercję (~20 Oe), mniejszą<br />
od H C ich mikrokrystalicznego prekursora (~35 Oe) oraz o rząd wielkości mniejszą od H C<br />
typowego dla aglomeratów cząstek Fe (10 – 15 nm), po procesie utlenienia ich powierzchni<br />
[15, 18, 60]. W przypadku jednofazowych cząstek Fe, ich miękkie właściwości <strong>magnetyczne</strong><br />
moŜna z powodzeniem opisać w modelu RAM uwzględniającym pewną redukcję sprzęŜenia<br />
pomiędzy cząstkami, wynikającą z obecności warstw powierzchniowych, wykazujących<br />
niewielki spinowy nieporządek topologiczny [59]. Zaobserwowano, Ŝe silne oddziaływania<br />
wymienne cząstek są przenoszone za pośrednictwem tych cienkich obszarów granicznych<br />
(~2 - 3 warstw atomowych). Obszary te nie zaburzają jednak korelacji ferromagnetycznych<br />
18