Физическая энциклопедия

МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ

-зависимость магн. свойств (в узком смысле -намагниченности)от выделенного направления в образце (магнетике). Существуют разл. виды М. а. Зависимость намагниченности от её направления относительно кристаллографич. осей в кристаллах наз. естественной кристаллографической М. а. Кроме того, М. а. может возникать вследствие магнитоупругих деформаций, при наличии внеш. или внутр. напряжений (наведённая М. а.), а также из-за анизотропии формы образца. М. а. существенно влияет на процессынамагничиванияпперемагничивания,намагнитную доменную структуруп др. свойства магнетиков.

Энергию кристаллографич. М. а. однородно намагниченного ферромагнетика можно записать в виде


где - направляющие косинусы вектора спонтанной намагниченностиM, ар,q,r- целые числа. Коэф.Кpar(р+q+r=2n) наз. константой М. а. порядкап.В теории М. а. часто используется вместо (1) разложение по сферич. гармоникам. Конкретный вид выражения (1) и число линейно независимых коэф.Kpqrпри данномпполностью определяютсясимметрией кристалла.Константы М. а. являются ф-циями внеш. параметров: темп-рыТ,давленияРи т. д.

Из (1) следует, что имеет минимумы и максимумы при определённых значениях .Соответствующие направления наз.осями лёгкого намагничивания(ОЛН) и трудного намагничивания. В отсутствие внеш. магн. поляНвектор спонтанной намагниченностиМ(внутридомена)направлен по ОЛН. В полеНон поворачивается, приближаясь к направлению поля с возрастанием его величины. Критич. значенияН=НA,при к-рыхМустанавливается поHпри намагничивании в трудных направлениях, наз. полями анизотропии. ЗначенияНАсвязаны с константами М. а. Так, для кристалла кубич. сингонии при намагничивании вдоль оси [110], а также для кристаллов гексагональной сингонииHA= 2K/M. Типичные кривые намагничивания монокристалла Fe с объёмноцентрированной кубич. решёткой приведены на рис. 1.


Константы М. а. могут быть определены из эксперим. данных: 1) по площади кривых намагничивания для разных кристаллографич. направлений; 2) по измерению крутящих моментов ванизометре магнитном;3) по закону приближения магнетика к состоянию магн. насыщения (в поликристаллах); 4) по частотеферромагнитного резонанса.В нек-рых случаях (редкоземельные металлы) можно использовать связь констант М. а. с анизотропией парамагн. восприимчивости. ЗначенияКпопределены для большинства магн. материалов в широком интервале темп-р. На рис. 2 приведеныК1(Т)иК2(Т)для Fe [в отличие от определения (1) нумерация констант М. а. здесь дана в порядке их следования, без учёта констант, обращающихся в нуль из условий симметрии]. М. а. в ферри-магнетиках, антиферромагнетиках и слабых ферромагнетиках (см.Ферримагнетизм, Слабый ферромагнетизм)имеет обычно более сложный характер, чем в ферромагнетиках.

Теоретич. исследования М. а. направлены на установление осн. микроскопии, механизмов возникновения анизотропии и определение значений и температурной зависимости коэф.Кп.С точки зрения природы М. а. все магнетики делятся на два типа: спиновые и орбитальные. К первым относятся магнетики на основеd-переходных элементов (группы Fe), ко вторым - редкоземельные 4f-магнетики. Среди магнетиков группы урана имеются представители обоих типов. В спиновыхd-магнетиках орбитальные моментыLэлектронов почти заморожены (см."Замораживание" орбитальных моментов),так что квантовомеханич. ср. значения и магн. момент атомов (ионов) определяется величиной их спина. СпиныSсами по себе "не чувствуют" анизотропии кристалла. М. а. возникает за счёт частичного размораживания моментовL cnuн-oрбumaлъным взаимодействием(СОВ) с энергией ( - постоянная СОВ). При этом малый размороженный моментlориентируется вдоль ОЛН, ориентируя, в свою очередь, суммарный спиновый момент за счёт СОВ. Энергия М. а. для этого случая (одноосная анизотропия), где - разность энергий электронов в состояниях, для к-рых матричный элементLотличен от нуля. Т. о., М. а. представляет собой результат совместного действия анизотропноговнутрикристаллического поляи спин-орбитального взаимодействия.

Ф. Блох и Г. Джентиль (F. Bloch, G. Gentile, 1931), а затем Дж. Ван Флек (J. Van Vleck, 1937) рассмотрели М. а. в модели локализованных спинов. Н. С. Акулов (1936) для кубич. кристаллов и К. Зинер (С. Zener, 1954) в. более общем случае путём усреднения зависимости энергии М. а. от отклонений магн. момента в поле кристалла получили температурную зависимостьКп(при разложении по сферич. гармоникам):


гдеМ -спонтанная намагниченность. Ф-ла (2) была получена затем во мн. работах (в т. ч. в рамках теории спиновых волн), однако её согласие с экспериментом в ряде случаев неудовлетворительно. Так, напр., в металлах часто наблюдаются даже изменения знакаКп(Т).Имеются разл. попытки улучшения теории (в частности, путём учёта теплового расширения магнетика), но осн. причина плохого согласия теории и эксперимента связана, по-видимому, с неприменимостью модели локализованных спинов к зонным маг-нетикам (см.Зонный магнетизм).

Вd-металлах величина (т, т' -номера вырожденных подзон,k -квазиимпульс электрона). Оценки и не очень точны. При эрг, эрг значение эрг. Т. о., эрг, где - энергия размороженного моментаlво внутрикристаллич. поле. Намагничивание в этом случае обусловлено отклонениемSот ОЛН в меру отношения . При этомlпрактически не отклоняется из-за большой величины . При Э спиновая намагниченность насыщается. Расчёты ф-ции дляd-металлов (Е. И. Кондорский, 1971) показали сильную зависимость М. а. от деталей зонной структуры магнетика.


В орбитальных 4/-магнетиках М. а. определяется энергией полных атомных моментовJ=L+Sво внутрикристаллич. поле. Энергия СОВ в этом случае велика. (в противоположностьd-магнетикам), в силу чего при намагничивании векторJвращается как единое целое, а константы М. а. определяются энергией моментовJво внутрикристаллич. поле. Так, для одноосных кристаллов


где - коэф. Стивенса,rf- радиусf-оболочки, - эффективный заряд ина,сиа -параметры решётки. Ф-ла (3) соответствует одноионной анизотропии и удовлетворительно согласуется с экспериментом как по порядку величины (K1~108эрг/см3), так и по зависимости (через ) от номера элемента в ряду редкоземельных металлов (К1меняет знак между Но и Er, Nd и Рт, как это и наблюдается на опыте).

Помимо одноионного вклада (3) в энергию М. а. существуют также т. н. двухионные вклады, обусловленные анизотропным обменным взаимодействием магн. ионов и их диполь-дипольным взаимодействием. Определение величины этих вкладов возможно по концентрац. зависимостиКпв сплавах. Существующие эксперим. данные указывают на преимущественно одноионный характер М. а. в 4f-магнетиках.

Большая величина М. а. в редкоземельных элементах имеет решающее значение для создания рекордно жёстких магн. материалов (типа SmCo5), имеющих широкое техн. применение.

Высокие значения констант М. а. наблюдаются также в нек-рых соединениях актинидов, напр. в US эрг/см3(см.Актинидные мaгнетики).

Лит.:Туров Е. А., Физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов, М., 1963; Бердышев А. А., Введение в квантовую теорию ферромагнетизма, ч. 3, Свердловск, 1970; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Лесник А. Г., Наведённая магнитная анизотропия, К., 1970; Кондорский Е. И., Зонная теория магнетизма, ч. 1-2, М., 1976-77.Ю. П. Ирхин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. магнитная анизотропия—МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ неодинаковость магнитных свойств тел по различным направлениям. Причина М. а. заключается в анизотропном характере магнитного взаимодействия между а...Большая советская энциклопедия
  2. магнитная анизотропия—неодинаковость магнитных свойств тел по различным направлениям. Причина М. а. заключается в анизотропном характере магнитного взаимодействия между атомными носителями маг...Большая Советская энциклопедия II
  3. магнитная анизотропия—зависимость магнитных свойств тел напр.намагниченности от выделенного в образце магнетике направления.Зависимость намагниченности от ее направления относительнокристаллог...Большой энциклопедический словарь II
  4. магнитная анизотропия—МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ зависимость магнитных свойств тел напр. намагниченности от выделенного в образце магнетике направления. Зависимость намагниченности от ее направлени...Большой энциклопедический словарь III
  5. магнитная анизотропия—МАГНИТНАЯ анизотропия зависимость магнитных свойств тел напр. намагниченности от выделенного в образце магнетике направления. Зависимость намагниченности от ее направлен...Большой Энциклопедический словарь V
  6. магнитная анизотропия—зависимость магн. свойств тел напр. намагниченности от выделенного в образце магнетике направления. Зависимость намагниченности от е направления относительно кристаллогра...Естествознание. Энциклопедический словарь
  7. магнитная анизотропия—магниттк анизотропия...Мұнай-газ терминдерінің орысша-қазақша сөздігі
  8. магнитная анизотропия—magnetic anisotropy magnetic anisotropy...Русско-английский политехнический словарь
  9. магнитная анизотропия—magnetic anisotropy...Русско-английский словарь по физике
  10. магнитная анизотропия—magnetic anisotropy...Русско-английский словарь по электронике
  11. магнитная анизотропия—anisotropia magnetica...Русско-итальянский политехнический словарь
  12. магнитная анизотропия—magnetische Anisotropie...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
  13. магнитная анизотропия—magnetische Anisotropie...Русско-немецкий химический словарь
  14. магнитная анизотропия—магнетна анзотропя...Русско-украинский политехнический словарь
  15. магнитная анизотропия—anisotropie magntique...Русско-французский словарь по химии
  16. магнитная анизотропия—magnetick anizotropie...Русско-чешский словарь
  17. магнитная анизотропия—МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ зависимость магнитных свойств тел напр. намагниченности от выделенного в образце магнетике направления. Зависимость намагниченности от ее направлени...Современный энциклопедический словарь
  18. магнитная анизотропия—МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ зависимость магнитных свойств тел напр. намагниченности от выделенного в образце магнетике направления. Зависимость намагниченности от ее направлен...Энциклопедический словарь естествознания