Дәріс Пәнге кіріспе: Химия, нанотехнология және наноғылым ұғымы, олардың өзара байланысы. Химия дегеніміз заттардың құрамын, қасиетін және құрылымын зерттейтін ғылым. Ал, нанохимия 00 нм-ден кіші заттардың құрамын
жүктеу/скачать 317,14 Kb.
|
| 1.15-сурет. Коэрцитивті күштің кристаллиттер өлшеміне тәуелділігі
Нс максимал мәніне домен қабырғаларының қалыңдығына жақын өлшемдер d сәйкес келеді. D мәні нанодиапазонның жоғарғы шекарасына жақындап, кейін азайғанда ферромагнетик құрылымның Нс мәнінің азаюына алып келеді. Бірдоменді құрылым жағдайында кристаллиттердегі барлық атомдардың моменттері бірдей бағытталған және әрбір кристаллит жеке домен болады. Дәндердің өлшемін 1-10 нм-ге кішірейту материалдың суперпарамагниттік күйге ауысуына әкеледі, бұл кезде дәндердің көрсетілген өлшемдерінде олар өздерін парамагнетик – атомдардың магниттік моменттері кездейсоқ бағытталған затта жеке атомдар ретінде көрсете бастайды. Осылайша, өлшемі көрсетілген дәндерді кванттық нүктелер сияқты ірі квазиатомдар ретінде қарастыруға болады. Типтік өкілдер Pt және Al болатын кәдімгі парамагнетиктер үшін , яғни заттың ішінде магнит өрісі аз шамаға күшейеді. Супермагнетиктер үшін гистерезистің тар тұзағында үлкен магниттелу байқалады, бұл энергияға шығынданбай оларды қайта магниттеуге мүмкіндік береді. Эксплуатациялық параметрлердің кең ауқымда өзгерісіне байланысты наноқұрылымды магниттік материалдар әртүрлі наноқұрылғылар жасауда қолданылады. Супермагнетиктердің қызықты бір түрі – ферромагнитті сұйықтықтар, коллоидтық ерітінділер (зольдер) – диаметрі 1-100 нм қатты бөлшектердің (ферромагнетик бөлшектерінің) жүзгін-дері. Осындай сұйықтықты магнит өрісіне орналастырғанда жеке бөлшектердің бастапқыда кездейсоқ бағытталған магниттік моменттері өріс бойымен реттеледі, ал өрісті алғанда олар қайтадан ретсіз күйге қайтып келеді, сөйтіп, сұйықтық қайта магнитсіз болады, яғни ол суперпарамагнетик қасиеттерін көрсетеді. Сұйықтықты магниттегенде онда қатты бөлшектердің тізбектері қалыптасады, бұл сұйықтықтың оптикалық және механикалық қасиеттеріне әсер етеді. Бөлшектердің концентрациясы мен өлшемдерін, сыртқы магнит өрісінің кернеулігі мен бағытын өзгерте отырып, ферромагнитті сұйықтар негізінде оптикалық затворлар, басқарылатын дифракциялық торлар, герметиктер, демпфирлеуші құрылғылар және т.б. жасауға болады. Магниттік наноқұрылымдар көмегімен практикалық жағынан тағы бір маңызды эффект – алып магниттік кедергі жүзеге асырылады. Магниттік кедергі – магнит өрісімен әсер еткенде өткізгіш кедергісінің өзгеру құбылысы. Бұл құбылыс магнит өрісінің кедергісінің өзгеру құбылысы. Ол магнит өрісінің әсерінен өткізгіште еркін электрондардың траекторияларының қисаюымен байланысты, нәтижесінде олардың бағытталған дрейфі қиындайды. Кәдімгі металдарда бөлме температурасында магнит өрісінің әсерінен кедергінің салыстырмалы өзгерісі 3-5 %-дан аспайды. Алып магниттік кедергі мұндай өзгерістен 100 есе үлкен шамамен сипатталады. Бұл әсер ферромагнетик пен магнит емес өткізгіштің кезектескен қабаттарынан тұратын қабатты наноқұрылымдарда жүзеге асады, олар үшін және мәндері өте аз. Қарапайым жағдайда осы әсерді 1.16-суретте көрсетілген үшқабатты ұяшықта жүзеге асыруға болады, мұнда (4) және (3) қабаттар – ферромагнитті (Co), ал (2) қабат – магнитті емес (Cu). Әрбір қабат қалыңдығы нанометр бірліктерімен өлшенеді. Алып магниттік кедергі негізінде электронның қабаттар арасындағы шекараны бағындыру ықтималдылығының оның спині ферромагнетиктің магниттелу бағытына қатысты бағытталуына тәуелділігі жатыр. Егер спиннің бағытталуы ферромагнитті қабат ішіндегі магнит өрісімен сәйкес болса, онда электрон шекара арқылы жеңіл өтеді. Спиннің қарама-қарсы бағытталуында электрондар үлкен ықтималдықпен қабаттардың бөліну шекарасында шашырайды. Демек, ферромагнитті қабаттар (1) мен (3) бір бағытта магниттелген болса (1.16а-сурет), онда спинінің бағытталуы осы бағытпен сәйкес электрондар екі шекараны да жеңіл өтеді. Спин бағыты қарама-қарсы электрондар екі шекарада да шашырауға ұшырайды. Егер ферромагнитті қабаттар (1) және (3) қарама-қарсы бағытта магниттелсе (1.16б-сурет), онда әрбір электрон оның спинінің бағытталуына тәуелсіз қабаттардың бөліну шекараларының бірінде шашырайды. Осылайша, спиндері қарама-қарсы бағытталған электрондар жасайтын токтар үшін бейнеленген үшқабатты құрылымның электрлік кедергісі әртүрлі, бұл 1.16-суреттің төменгі бөлігінде келтірілген эквивалентті сызбанұсқалармен көрсетілген. Егер болса, онда (а) және (б) жағдайлары үшін эквивалентті сызбанұсқалардағы қосынды кедергінің айырмашылығы үлкен және ұяшықтың өткізгіш күйден тұйық күйге ауысатындығы жайлы айтуға болады. Сондықтан кейде мұндай құрылымдарды спинді клапан (spin valve) деп атайды. а б жүктеу/скачать 317,14 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|