자성 음이소트로피

응축 물질 물리학에서 자기 음이소트로피는 물체의 자기 성질이 방향에 따라 어떻게 달라질 수 있는지를 설명한다.가장 간단한 경우, 물체의 자기 모멘트에 대한 우선적인 방향은 없다.어느 방향으로든 적용된 자기장에 같은 방식으로 반응한다.이것은 자기 동위원소라고 알려져 있다.이와는 대조적으로 자석 비등방성 물질은 물체가 어느 방향으로 회전하느냐에 따라 자성이 더 쉬워지거나 어려워진다.

대부분의 자석 비등방성 물질의 경우 자성을 위한 가장 쉬운 방향은 두 가지가 있는데, 이는 180° 회전하는 간격이다.이러한 방향에 평행한 선을 쉬운 축이라고 한다.즉, 쉬운 축은 자발적 자기화의 정력적으로 유리한 방향이다.쉬운 축을 따라가는 두 반대 방향은 대개 동등하게 자기화되기 쉽기 때문에, 자기화의 실제 방향은 양쪽 방향으로 쉽게 정착할 수 있는데, 이것은 자발적인 대칭이 깨지는 예다.

자성 무이소트로피는 페로마그네틱에서 이력(hysteresis)을 위한 필수 조건이다: 그것이 없다면, 페로마석은 초파라마그네틱이다.^[1]

원천

물체에서 관찰된 자기 음이소트로피는 몇 가지 다른 이유로 발생할 수 있다.단일 원인을 가지기보다는 주어진 물체의 전반적인 자기 음이소트로피는 종종 다음과 같은 다른 요인의 조합으로 설명된다.^[2]

자석크리스탈린아니소트로피: 결정의 원자 구조는 자성을 위한 우선적인 방향을 제시한다.
형상비소트로피: 입자가 완전히 구형이 아닐 때, 탈자장은 모든 방향에서 같지 않아 하나 이상의 쉬운 축이 생성된다.
자기탄성비소트로피: 장력은 자성의 행동을 변화시켜 자성의 음이소트로피를 초래할 수 있다.
교환 음이소트로피: 반자성 물질과 강자성 물질이 상호작용할 때 발생한다.^[3]

분자 수준에서

자기 음이소트로피 및 NOE 예제

그림에는 벤젠 링(A), 알켄(B), 카보닐(C), 알킨(D), 보다 복잡한 분자(E)의 자기 음이소트로피가 표시된다.이러한 각각의 불포화 기능 그룹(A-D)은 작은 자기장을 생성하며 따라서 일부 국소 비등방성 영역(콘으로 표시됨)은 차폐 효과와 화학적 이동이 특이하다.비사조 화합물(E)은 지정된 양성자 {H}이(가) 아조 그룹의 광비등화 상태에 따라 다른 화학적 교대조에서 나타날 수 있음을 보여준다.^[4]트랜스퍼 이소머는 벤젠 링의 원뿔에서 멀리 양성자 {H}을(를) 고정하므로 자성 음이소트로피가 존재하지 않는다.시스 형태가 원뿔 근처에 양성자 {H}을(를) 고정하는 동안 이를 보호하고 화학적 이동을 감소시킨다.^[4]이러한 현상은 기존의 상호작용(파란색으로 표시) 외에 새로운 일련의 핵 오버하우저 효과(NOE) 상호작용(빨간색으로 표시)을 가능하게 한다.

단일 도메인 자석

강자석은 가장 엄격한 의미에서 단일 영역이라고 가정하자: 자석은 균일하고 동시에 회전한다.If the magnetic moment is ${\boldsymbol {\mu }}$ and the volume of the particle is $V$ , the magnetization is $\mathbf {M} ={\boldsymbol {\mu }}/V=M_{s}\left(\alpha ,\beta ,\gamma \right)$ , where $M_{s}$ 포화 자화 및 $\alpha ,\beta ,\gamma$ , $\alpha ,\beta ,\gamma$ , $\alpha ,\beta ,\gamma$ {\ $displaystyle \alpha ,\beta ,\gamma }$ 은(는) 방향 코사인(단위 벡터의 \alpha)이므로 $\alpha ,\beta ,\gamma$ $\alpha ^{2}+\beta ^{2}+\gamma ^{2}=1$ 2 + $\alpha ^{2}+\beta ^{2}+\gamma ^{2}=1$ + $\alpha ^{2}+\beta ^{2}+\gamma ^{2}=1$ 2 $\alpha ^{2}+\beta ^{2}+\gamma ^{2}=1$ = 1 ${\displaysty$ \ \ \ \ $^{2}+\beta$ ^{2 $}+\\ ^{2}=1$ 자성 음이소트로피와 관련된 에너지는 다양한 방법으로 코사인 방향에 따라 달라질 수 있는데, 그 중 가장 일반적인 것은 아래에서 논한다.

유니크시알

단축 음이소트로피를 가진 자석은 하나의 쉬운 축을 가지고 있다.쉬운 축이 $z$ $z$ 방향인 $z$ 경우, 음이소트로피 에너지는 다음 형식 중 하나로 표현될 수 있다.

E=KV\left(1-\gamma ^{2}\오른쪽)=KV\sin ^{2}\theta ,

여기서 $V$ $V$ 은 $V$ (는) 볼륨이고 $,$ K {\ $displaystyle K}$ 은 $K$ (는) 음이소트로피 상수이며, { $\theta$ {\ $displaystyle \theta}$ 은(는) 쉬운 축과 입자의 자기화 사이의 각이다 $\theta$ .형상 모수(anisotropy)를 명시적으로 고려할 때 $기호$ ${\mathcal {N}}$ {\ $displaystyle {\mathcal{N$ $}$ 을 ${\mathcal {N}}$ $사용$ 하여 K {\displaystyle $K}$ 대신 음이수(anisotropy) 상수를 나타내는 경우가 많다 $K$ 널리 사용되는 Stoner–Wohlfarts 모델, 음이소트로피는 단색이다.

삼축의

삼축 음이소트로피를 가진 자석은 여전히 하나의 쉬운 축을 가지고 있지만, 또한 단단한 축(최대 에너지의 방향)과 중간 축(에너지의 안장점과 관련된 방향)을 가지고 있다.좌표를 선택하여 에너지가 형태를 갖도록 할 수 있다.

E=K_{a}V\알파 ^{2}+K_{b}V\베타 ^{2}.

$K_{a}>K_{b}>0,$ $K_{a}>K_{b}>0,$ > $K_{a}>K_{b}>0,$ $K_{a}>K_{b}>0,$ > $K_{a}>K_{b}>0,$ $K_{a}>{b}>0$ 이(가 $)$ 쉬운 $K_{a}>K_{b}>0,$ 축이 $z$ {\ $displaystyle z}$ 방향이라면 $z$ , 중간 축은 $y$ ${\displaysty y}$ 방향이고 $y$ 하드 축은 $x$ ${\displaysty$ x $}$ 방향이다 $x$ .^[5]

큐빅

입방 음이소트로피를 가진 자석은 음이소트로피 매개변수에 따라 3, 4개의 쉬운 축을 가진다.에너지는 형태를 가지고 있다.

E=KV\left(\alpha ^{2}\beta ^{2}+\beta ^{2}\gamma ^{2}+\gamma ^{2}\alpha ^{2}\2}\right).

$K>0,$ > $K>0,$ $K>0,$ 이 $K > 0,$ (가) 쉬운 $x,y,$ 은 $z$ x, $y$ , {\ $displaystyle x,$ $z$ ,},z {\ $displaysty z}$ 이다. $K$ $K<0,$ < $K<0,$ , ${\$ $displaystyle$ $K<0$ $,}$ 일 $경우$ $x=\pm y=\pm z$ = $x=\pm y=\pm z$ ± $x=\pm y=\pm z$ = $x=\pm y=\pm z$ ± $x=\pm y=\pm z$ 의 $특징$ 인 쉬운 축 $4개$ 가 있다 $K<0,$ $x=\pm y=\pm z$

참조

^ Aharoni, Amikam (1996). Introduction to the Theory of Ferromagnetism. Clarendon Press. ISBN 978-0-19-851791-7.
^ McCaig, Malcolm (1977). Permanent magnets in theory and practice. Pentech press. ISBN 978-0-7273-1604-2.
^ Meiklejohn, W.H.; Bean, C.P. (1957-02-03). "New Magnetic Anisotropy". Physical Review. 105 (3): 904–913. Bibcode:1957PhRv..105..904M. doi:10.1103/PhysRev.105.904.
^ ^a ^b Kazem-Rostami, Masoud; Akhmedov, Novruz G.; Faramarzi, Sadegh (2019). "Spectroscopic and computational studies of the photoisomerization of bisazo Tröger base analogs". Journal of Molecular Structure. 1178: 538–543. Bibcode:2019JMoSt1178..538K. doi:10.1016/j.molstruc.2018.10.071.
^ Donahue, Michael J.; Porter, Donald G. (2002). "Analysis of switching in uniformly magnetized bodies". IEEE Transactions on Magnetics. 38 (5): 2468–2470. Bibcode:2002ITM....38.2468D. CiteSeerX 10.1.1.6.6007. doi:10.1109/TMAG.2002.803616.

추가 읽기

Tyablikov, S. V. (1995). Methods in the Quantum Theory of Magnetism (Translated to English) (1st ed.). Springer. ISBN 978-0-306-30263-3.

[1] Aharoni, Amikam (1996). Introduction to the Theory of Ferromagnetism. Clarendon Press. ISBN 978-0-19-851791-7.

[2] McCaig, Malcolm (1977). Permanent magnets in theory and practice. Pentech press. ISBN 978-0-7273-1604-2.

[3] Meiklejohn, W.H.; Bean, C.P. (1957-02-03). "New Magnetic Anisotropy". Physical Review. 105 (3): 904–913. Bibcode:1957PhRv..105..904M. doi:10.1103/PhysRev.105.904.

[:0-4] Kazem-Rostami, Masoud; Akhmedov, Novruz G.; Faramarzi, Sadegh (2019). "Spectroscopic and computational studies of the photoisomerization of bisazo Tröger base analogs". Journal of Molecular Structure. 1178: 538–543. Bibcode:2019JMoSt1178..538K. doi:10.1016/j.molstruc.2018.10.071.

[5] Donahue, Michael J.; Porter, Donald G. (2002). "Analysis of switching in uniformly magnetized bodies". IEEE Transactions on Magnetics. 38 (5): 2468–2470. Bibcode:2002ITM....38.2468D. CiteSeerX 10.1.1.6.6007. doi:10.1109/TMAG.2002.803616.

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