Ферромагнетики

Не следует путать с ферримагнетиками.

Ферромагне́тики — вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое (при температуре ниже точки Кюри) способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.

Упорядочивание магнитных моментов в ферромагнетиках.

Свойства ферромагнетиков

• Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы и может превышать до бесконечности
• При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.
• Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса.
• Ферромагнетики притягиваются магнитом.

Представители ферромагнетиков

Среди химических элементов

Среди химических элементов ферромагнитными свойствами обладают переходные элементы Fe, Со и Ni (3d-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Ho, Er (см. Таблицу 1).

Таблица 1. — Ферромагнитные металлы

Металлы Tc, К Js0, Гс Fe 1043 1735,2 Co 1403 1445 Ni 631 508,8 Gd 289 1980

Металлы Tc, К Js0, Гс Tb 223 2713 Dy 87 1991,8 Ho 20 3054,6 Er 19,6 1872,6

J_s0 — величина намагниченности единицы объёма при абсолютном нуле температуры, называемая спонтанной намагниченностью. T_c — точка Кюри (критическая температура, выше которой ферромагнитные свойства исчезают, и вещество становится парамагнетиком).

Для 3d-металлов и для гадолиния (Gd) характерна коллинеарная ферромагнитная атомная структура, а для остальных редкоземельных ферромагнетиков — неколлинеарная (спиральная и др.; см. Магнитная структура).

Среди соединений

Ферромагнитами также являются многочисленные металлические бинарные и более сложные (многокомпонентные) сплавы и соединения упомянутых металлов между собой и с другими неферромагнитными элементами, сплавы и соединения хрома (Cr) и марганца (Mn) с неферромагнитными элементами (так называемые гейслеровы сплавы), например, сплав Cu₂MnAl, соединения ZrZn₂ и Zr_xM_1−xZn₂ (где М — это Ti, Y, Nb или Hf), Au₄V, Sc₃In и др. (Таблица 2), а также некоторые соединения металлов группы актиноидов (например, UH₃).

Соединение	Tc, К	Соединение	Tc, К
Fe3AI	743	TbN	43
Ni3Mn	773	DyN	26
FePd3	705	EuO	77
MnPt3	350	MnB	578
CrPt3	580	ZrZn2	35
ZnCMn3	353	Au4V	42—43
AlCMn3	275	Sc3ln	5—6

Другие известные

Особую группу ферромагнетиков образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагнитных атомов (например, Fe или Со) в диамагнитной матрице Pd. В этих веществах атомные магнитные моменты распределены неупорядоченно (при наличии ферромагнитного порядка отсутствует атомный порядок). Ферромагнитный порядок обнаружен также в аморфных (метастабильных) металлических сплавах и соединениях, аморфных полупроводниках, в обычных органических и неорганических стёклах, халькогенидах (сульфидах, селенидах, теллуридах) и т. п. Число известных неметаллических ферромагнетиков пока невелико. Это, например, оксид хрома(IV) и ионные соединения типа La_1−xCa_xMnO₃ (0,4 > x > 0,2), EuO, Eu₂SiO₄, EuS, EuSe, EuI₂, CrB₃ и т. п. У большинства из них точка Кюри лежит ниже 1 К. Только у соединений Eu, халькогенидов, CrB₃ значение Q составляет порядка 100 К.

См. также

• Антиферромагнетик
• Аромагнетики^[1]
• Аппарат с вихревым слоем ферромагнитных элементов
• Асперомагнетики
• Гелимагнетики
• Миктомагнетики
• Магнитоакустическая эмиссия
• Неколлинеарные ферромагнетики
• Пьезомагнетики
• Сперимагнетики
• Сперомагнетики
• Спиновая жидкость
• Спиновые стёкла
• Ферромагнитная жидкость
• Электромагнит

Примечания

1. Толстой Н. А., Спартаков А. А. Новый вид магнетизма — аромагнетизм // Письма в ЖЭТФ, т. 52, вып. 3, с. 796-799  (неопр.). Дата обращения: 14 апреля 2022. Архивировано 14 февраля 2019 года.

Литература

• Хёрд К. М. Многообразие видов магнитного упорядочения в твёрдых телах
• Аннаев Р. Г. Магнето-электрические явления в ферромагнитных металлах. — Ашхабад, 1951.
• Тябликов С. В. Методы квантовой теории магнетизма. — 2-е изд. — М., 1975.
• Невзгодова Е. — Современная экспериментальная физика. — 3-е изд. — СПб., 2009.
• Исследование свойств ферромагнитных и сверхпроводящих металлов мю-мезонным методом / В. Н. Горелкин, В. Ю. Милосердин, В. П. Смилга. - Ленинград : ЛИЯФ, 1976. - 55 с. : ил.; 20 см. - (АН СССР; № 270).