تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Small particles
المؤلف:
J. M. D. COEY
المصدر:
Magnetism and Magnetic Materials
الجزء والصفحة:
295
1-3-2021
1941
Small particles
Small ferrimagnetic particles appear naturally in igneous rocks, and ferromagnetic and ferrimagnetic particles can be synthesized by a variety of chemical methods. The smallest magnetic particles exhibit superparamagnetism, behaving like paramagnetic macrospins. Larger ones adopt magnetic configurations which are governed by the balance of anisotropy, exchange and magnetic dipole interactions. Submicrometre spots of magnetic materials can be patterned from thin films. When magnetocrystalline anisotropy is negligible, the small elements tend to adopt configurations where the magnetization is oriented as far as possible parallel to the surface. They can do this because the exchange length, which is the length scale over which the direction of magnetization of a ferromagnet can adapt to dipolar fields, is only 2–5 nanometres. Vortex configurations are found in thin-film spots of soft magnetic material of order 100 nm in size, as well as the C and S configurations.
Surface anisotropy can also influence the magnetic configurations of ferromagnetic nanoparticles, when the exchange is not too strong. Some examples are shown in Fig. 1. These effects are unimportant in nanoparticles of 3d metals and alloys with Curie points above room temperature, but they may be significant for rare-earth alloys with low Curie points, or actinide ferromagnets like US, where the single-ion anisotropy is exceptionally strong.
Figure 1: Some magnetic configurations in ferromagnetic nanoparticles with: (a) no surface anisortopy, (b) and (c) perpendicular surface anisotropy of increasing strength and (d) in-plane surface anisotropy
The spin configurations shown in Fig. 1 were determined numerically, by atomic scale Monte-Carlo simulations with simulated annealing from above the Curie point in order to find the lowest-energy state. The spin configurations have names: (b) is a throttled or flower state, (c) is a hedgehog and (d) is an artichoke.