Malzeme | T C ( K ) |
---|---|
Co | 1.388 |
Fe | 1.043 |
Fe 2 B | 1.015 |
Sm Co 5 | 995 |
Fe 3 O 4 | 858 |
Ni Fe 2 O 4 | 858 |
Cu Fe 2 O 4 | 728 |
Mg Fe 2 O 4 | 713 |
MnBi | 630 |
Cu 2 Mn Al | 630 |
Veya | 627 |
MnSb | 587 |
Nd 2 Fe 14 B | 585 |
Mn B | 578 |
Mn Fe 2 O 4 | 573 |
Y 3 Fe 5 O 12 | 560 |
Cu 2 Mn olarak | 500 |
CrO 2 | 386 |
MnA'lar | 318 |
Gd | 292 |
Au 2 Mn Al | 200 |
Dy | 88 |
EuO | 69 |
CrI 3 tek tabakalı | 45 |
CrBr 3 | 37 |
Bize | 16.5 |
GdCl 3 | 2.2 |
Curie sıcaklığı (veya Curie noktasının a) ferromanyetik veya ferrimanyetik malzeme olan sıcaklık T Cı malzemenin kaybettiği kalıcı manyetizasyon . Malzeme daha sonra paramanyetik hale gelir . Bu fenomen, 1895'te Fransız fizikçi Pierre Curie tarafından keşfedildi .
Mıknatıslanma sürekli uyum neden olduğu Manyetik anlar . Manyetik duyarlılık Curie sıcaklığı üzerinde daha sonra hesaplanabilir Curie-Weiss hakları olan türemiştir gelen, Curie hakları .
Benzetme yapmak gerekirse, bir ferroelektrik malzeme için Curie sıcaklığından da söz ediyoruz . Daha sonra malzemenin kalıcı polarizasyonunu kaybettiği sıcaklığı belirler . Bu sıcaklık genellikle maksimum bir dielektrik sabiti ile işaretlenir .
Elektronlar, tıpkı bir atomun çekirdeği gibi kendi yörünge ve dönme manyetik momentleri aracılığıyla bir atomun toplam manyetik momentine katkıda bulunur. Manyetik momenti μ N çekirdeğin ile, elektronik katkı göre ancak önemsiz ^ ı n << μ r ( μ n ~ 5 x 10 -27 A m 2 ve μ r aynı büyüklük derecesine sahip olduğu Bohr manyeti yani ~ 10 −23 A m 2 ). İçinde ferromanyetik , paramanyetik , ferrimanyetik ve antiferromanyetik malzeme , manyetik momentleri nedeniyle kuru etkileşim varlığına bağlı olarak, sıralanır. Termal çalkalama, elektronlar için enerjide bir artışa neden olarak Brown hareketi ile bir bozukluğa ve manyetik düzenin kaybolmasına neden olur.
Ferromanyetik , paramanyetik , ferrimanyetik ve antiferromanyetik malzemeler farklı içsel manyetik momentlere sahiptir. Bir malzemenin manyetik özelliklerini değiştirdiği belirli bir Curie sıcaklığında. Örneğin, antiferromanyetik durumdan paramanyetik duruma geçiş (veya tam tersi ) , Curie sıcaklığına benzer olan Néel sıcaklığı T N'de gerçekleşir.
Olası farklı faz geçişlerinin listesi:
Aşağıda T C | T C'nin üstünde |
---|---|
Ferromanyetik | ↔ Paramanyetik |
Ferrimanyetik | ↔ Paramanyetik |
Aşağıda , T N | T N'nin üstünde |
Antiferromanyetik | ↔ Paramanyetik |
Ferromanyetizma : Bir ferromanyetik malzemedeki manyetik momentler, harici bir manyetik alanın yokluğunda sıralanır ve aynı büyüklük mertebesindedir.
Paramanyetizma : Paramanyetik bir malzemedeki manyetik momentler, harici bir manyetik alanın yokluğunda düzensizdir ve harici bir manyetik alanın varlığında düzenlenir.
Ferrimanyetizma : Bir ferrimanyetik malzemedeki manyetik momentler, harici bir manyetik alanın yokluğunda oluştukları için farklı büyüklük dereceleri ile zıt şekillerde hizalanır.
Antiferromanyetizma : Harici bir manyetik alanın yokluğunda, antiferromanyetik bir malzemedeki manyetik momentler hizalanır ve aynı standartlara zıttır.
Curie noktası bu nedenle iki manyetik durum arasındaki faz geçişini karakterize eder :
İki durum arasındaki geçiş tersine çevrilebilir .
Bir kompozit malzeme , Curie sıcaklığını değiştirebilen farklı özelliklere sahip birkaç malzemeden oluşur. Bir kompozit malzemedeki manyetik momentlerin hizalanması, Curie sıcaklığını etkiler. Bu anlar birbirine paralel ise Curie sıcaklığı artar. Aksine, birbirlerine dik iseler azalır, çünkü hizalamanın bozulması az çok termal enerji gerektirecektir. Farklı sıcaklıklarda bir kompozit malzeme yapmak, farklı Curie sıcaklıklarına sahip farklı bileşimlere yol açabilir. Doping de onu değiştirebilir.
Bir nanokompozit malzemenin yoğunluğu Curie sıcaklığını değiştirir. Nanokompozitler, nano ölçekte kompakt yapılardır. Bu yapılar farklı Curie sıcaklıklarına sahip olabilir, ancak malzemenin kendisi içinde bulunan tüm yapılarınkine göre yalnızca bir, ortanca değerine sahiptir. Düşük Curie sıcaklığında daha fazla yapı yoğunluğu, daha düşük bir ortalama Curie sıcaklığı ve bunun tersine, yüksek Curie sıcaklığında daha yüksek bir yapı yoğunluğu ile sonuçlanır. Bir boyutun ötesinde, Curie sıcaklığı artar çünkü manyetik momentler sıralı yapının enerjisini telafi etmek için daha fazla termal enerjiye ihtiyaç duyacaktır.
Curie sıcaklığı, bir malzemenin partikül boyutuna göre değişir. Nitekim nanopartiküllerin küçük boyutu, elektronik spinlerin dalgalanmasını daha önemli hale getiriyor. Bu nedenle Curie sıcaklığı, parçacıkların boyutu azaldığında aniden düşer, çünkü dalgalanma malzemenin yapısında düzensizliğe neden olur. Parçacıkların boyutu , malzemenin anizotropisini de etkiler ve bu, ikincisinin manyetik momentlerinin hizalanmasını etkiler.
Nanopartiküllerin Curie sıcaklığı da kristal kafesin yapısından etkilenir . Örneğin, kübik merkezli (CC), yüz merkezli kübik (CFC) ve altıgen kafeslerin tümü, komşu manyetik momentler arasındaki farklı etkileşimler nedeniyle farklı Curie sıcaklıklarına sahiptir. CFC ve altıgen ağlar, DC ağından daha kompakt yapılara sahiptir ve bu nedenle daha yüksek Curie sıcaklıklarına sahiptir, çünkü manyetik momentler arasındaki etkileşim etkisi daha kompakt yapılarda daha büyüktür. Bu, bir kristal yapıdaki en yakın komşu atomların sayısına karşılık gelen koordinasyon indeksi olarak adlandırılır . Kompakt yapılarda, yüzey için koordinasyon indeksi daha büyüktür ve bu da malzemenin manyetik momentleri arasındaki etkileşimi arttırır. Parçacıkların dalgalanmaları son derece küçük olabilse de, kristal yapıya çok bağlıdırlar çünkü en yakın komşu parçacıklarla reaksiyona girerler. Paralel manyetik momentlerin tercih edildiği ve dolayısıyla daha az düzensiz olduğu, değişim etkileşimlerinden de dalgalanmalar etkilenir. Daha kompakt bir kristal yapı bu nedenle daha yüksek bir Curie sıcaklığına neden olur.
Basınç, bir malzemenin Curie sıcaklığını değiştirir. Kristal kafes üzerindeki basıncın artması sistemin hacmini azaltır. Basınç , elektronların kinetik enerjisini doğrudan etkiler çünkü yer değiştirmelerindeki artış, manyetik momentlerin sırasını bozar.
Basınç ayrıca elektronik durumların yoğunluğunu da etkiler . Azalan bir durum yoğunluğu, sistemdeki serbest elektron sayısının da düşmesine neden olur. Bu, elektronik dönüşlere bağlı oldukları için manyetik momentlerin sayısında azalmaya yol açar. Bu nedenle, Curie'nin sıcaklığının azaldığı, gerçekte ise arttığı düşünülebilir. Bu, manyetik momentlerin paralel hizalanmasını destekleyen değişim etkileşimlerinin sonucudur . Bu fenomen, kristal kafesin hacmi azaldıkça daha da vurgulanır. Bu, artan basınçla Curie sıcaklığının düştüğünü gösterir.
Ayrıca, malzemeye basınç uygulandığında parçacıkların konsantrasyonunun Curie sıcaklığını da etkilemesi ilginçtir. Bu, konsantrasyon belirli bir yüzdenin üzerinde olduğunda Curie sıcaklığında bir düşüşe neden olabilir.
Atomik orbitallerin şekli de bir malzemenin Curie sıcaklığını değiştirir. Deformasyon uygulanarak kontrol edilebilir . Elektronların bulunma olasılığı üzerinde kontrole sahip olmak, Curie sıcaklığını değiştirmeyi mümkün kılar. Örneğin, serbest elektronlar , kafese gerilim uygulayarak aynı kristal düzlemde hareket ettirilebilir .
Daha sonra Curie sıcaklığının önemli ölçüde arttığını ve elektronların aynı kristal düzlemde birlikte sıkıştırıldığını fark ederiz. Değişim etkileşimleri nedeniyle hizalanmaya zorlanırlar ve bu nedenle manyetik momentlerin gücü artacaktır.
Dünya, bazıları yüzeyinde ferromanyetik özelliklere sahip malzemelerden oluşur. Bu nedenle, bu malzemelerin ferromanyetik karakterlerini yitirdikleri ve paramanyetik hale geldikleri bir derinlik vardır. Dünyayı oluşturan malzemeler arasında , potansiyel olarak ferromanyetik malzemeler, çekirdeğin demir-nikeli ve kabuğun ve mantonun kayaçlarının çeşitli oksitleri olup, bunlardan en önemlisi nicel olarak manyetit Fe 3 O 4'tür.. Dış çekirdeğin ortalama sıcaklığı yaklaşık 4000 ° C'dir,% 85'teki demir bileşen paramanyetik fazdadır. Aynısı, dünya çekirdeğinin% 5'ini oluşturan nikel için de geçerlidir. İç çekirdek daha yüksek bir sıcaklıkta (olan 6000 ° C ). Belirli bir derinlikte bir faz değişikliğine uğraması gereken mantoda bulunan manyetit kalır.
Gelen Toprak içine Curie noktasından kabuk içinde ya da en dış alanlarında nispeten sığ derinliklerde ulaşılır üst manto . Gelen İber Peninsula ve kenar , örneğin, (CPD, Curie noktasının derinliği Curie noktası derinliği ) 17 ve 29 olarak değişir km . 580 ° C izotermine benzer bu derinlik, jeomanyetik ölçümlerden hesaplanabilir (bu, jeomanyetik alan ölçümlerinden 3 boyutlu olarak yeniden oluşturulabilen manyetik anormalliklerin zeminidir ).
Ferromanyetik ve paramanyetik malzemelerle benzer şekilde, Curie sıcaklığı terimi, bir ferroelektrik malzemenin paraelektrik hale geldiği sıcaklığı belirtmek için de kullanılır .
T C , ferroelektrik malzemelerin birinci veya ikinci dereceden faz değişimine, yani malzemenin iç yapısı veya iç simetrisine girerek kendiliğinden polarizasyonunu kaybettiği sıcaklıktır .
Aşağıda T C | T C'nin üstünde |
---|---|
Ferroelektrik | ↔ Dielektrik (paraelektrik) |
Ferroelektrik malzemelerin tamamı piroelektriktir ve bu nedenle kristal yapıları nedeniyle kendiliğinden elektriksel polarizasyona sahiptir.
Ferroelektrik malzemelerin polarizasyonu bir histerezis döngüsüne tabidir (Şekil 1). Bir elektrik alan uygulandığında, dış alanla aynı yönde yönlendirilmiş ferroelektrik alanların oranı artarak polarizasyonun artmasına neden olur. Alan kaldırıldığında, kutuplaşma kalır. Histerez döngüsü sıcaklığa bağlıdır: T C'ye ulaştığında , döngü dielektrik polarizasyonu temsil eden bir eğriye yol açar (Şekil 2).
Sıcaklık kaynaklı ferromanyetik-paramanyetik geçiş, manyeto-optik depolama alanında verileri silmek ve yazmak için kullanılır. Bir örnek biçimidir MD arasında Sony artık eskimiş veya biçimi CD-MO . Diğer kullanımlar arasında lehimleme ütülerinde ve pirinç pişiricilerinde sıcaklık kontrolü ve sıcaklık değişimleri karşısında takometrelerin manyetik alanının stabilizasyonu yer alır .