А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Магнітне властивість - кристал

Магнітні властивості кристалів анізотропни.

Магнітні властивості кристалів з дефектами в цілому відрізняються від магнітних властивостей ідеальних кристалів.

У розділах 6 - 10 розглянуті теплові, електричні, діелектричні, оптичні та магнітні властивості кристалів. II) присвячена обговоренню властивостей аморфних твердих тіл. Ми вважали, що цьому питанню необхідно приділити особливу увагу, оскільки аморфні тверді тіла в Останнім часом займають все більше місця як в науці, так і в техніці.

За допомогою уявлень про чорно-білої симетрії добре описуються магнітні властивості кристалів.

Бете (1929) і розвинені Ван Флек (1932) стосовно до магнітними властивостями кристалів. Пізніше, з 50 - х років нашого століття, на основі цієї теорії були пояснені не тільки магнітні, але і спектральні, електричні, термодинамічні і інші властивості систем, до складу яких входять іони з незаповненими d - і /- оболонками.

Методи вивчення дефектів решітки. Прикладами структурно-чутливих властивостей можуть служити всі властивості, пов'язані з рухом атомів або електронів, неосновне оптичне поглинання та люмінесценції, а також магнітні властивості кристалів.

У цей член входить також частина енергії взаємодії, що залежить від магнітного стану кристала. Хоча ця енергія в цілому невелика, вона визначає магнітні властивості кристала.

для отримання температурної залежності намагніченості слід скористатися виразом (1.8) MNgSp. BBs (x), де ми замінили /на S, оскільки магнітні властивості магніто-впорядкованих кристалів визначаються в основному спинів.

Цей метод був вперше застосований Пенні і Шлаппом[155, 156]для дослідження здаються аномалій в магнітних властивостях кристалів. Ван Флек, Пенні і Шлапп вважали, що обурення, що викликають аномалії, обумовлені силами, що діють в кристалах. Однак Гортер[56]вказав, що вони можуть бути інтерпретовані як обурення, обумовлені молекулами води першої сольватной оболонки, які є джерелами електричного потенціалу, і незабаром була встановлена правильність цього положення.

Внутрішні кристалічні поля, що діють на магнітний іон з боку сусідніх атомів, можуть чинити сильний вплив на магнітні властивості речовини. Викликаючи розщеплення енергетичних рівнів магнітного іона, вони можуть приводити до повного або часткового заморожування орбітальних магнітних моментів, в результаті чого магнітні властивості кристала будуть обумовлені в основному спинів. Аналіз впливу кристалічного оточення на енергетичні рівні іонів перехідних елементів проводиться зазвичай в рамках так званої теорії внутрішньокристалічного електричного поля, в припущенні в основному про іонному характер зв'язку. Електричне поле призводить до Штар-ковського розщепленню енергетичних рівнів основного стану, причому число компонент, на яке відбувається розщеплення, залежить тільки від симетрії оточення. У зв'язку з цим задача про штарковском розщепленні рівнів у внутрікрісталліче-ському електричному полі із заданою симетрією може бути вирішена за допомогою теоретико-групових методів. Для визначення величини розщеплення необхідно знати вже величину внутрішньо-кристалічного поля. Це завдання при відомій величині поля вирішується зазвичай методами теорії збурень. При таких розрахунках потрібні відомості про відносну величину енергії взаємодії магнітних електронів з внутрішньокристалічним полем в порівнянні з іншими взаємодіями усередині вільного іона. Для вільного іона основними видами взаємодії є кулоновское і спін-орбітальний.

З розгляду цих прикладів випливає, що електронна теорія передбачає ряд можливостей, пов'язаних зі зміною активності каталізаторів, і здатна пояснити деякі факти, відомі з каталітичного досвіду. Перевага цього шляху полягає в тому, що тут з єдиної точки зору можна розглядати гетерогенний каталітичний процес і такі фізичні явища, як електропровідність напівпровідників, роботу виходу електрона, магнітні властивості кристалів. Тим самим передбачається і дається обґрунтування кореляція, знайденим між зміною каталітичних і ряду фізичних властивостей кристала. Труднощі цього напрямку обумовлена тим, що ці зв'язки далеко не завжди є однозначними. Можна, можливо вказати на кілька причин такої неоднозначності.

Перетин молекули поліетилену, що показує лінії однакової електронної щільності. | Структура кристалів поліетилену. Карта електронної щільності молекули поліетилену (рис. 48) дозволяє виявити одну цікаву деталь. Безсумнівно, це частково зумовлено анізотропними термічними коливаннями в кристалі. Магнітні властивості кристалів інших ланцюгових з'єднань вказують на спотворення СН2 - груп в напрямку, перпендикулярному осі ланцюга. Таким чином, ми бачимо, що спільне застосування рентгенографічних методів і гармонійного аналізу може дати відомості про поляризацію в молекулярних системах, які неможливо отримати більш простими рентгенографічними методами.

Наближений аналіз окремих складових Еел буде дано пізніше. Зазначимо тут лише на ту обставину, що спеціальний вибір нульового рівня енергії, прийнятий в (1.1), не є єдиним і не завжди найбільш вигідний. Якщо, наприклад, досліджуються магнітні властивості кристала або інші явища, при яких значення різних енергетичних внесків залишаються постійними, то цими постійними вкладами, незважаючи на їх величину, можна знехтувати. Нульовий рівень енергії зручно вибирати таким чином, щоб в вираженні для енергії кристала залишилися тільки члени, які цікавлять нас в даному випадку.

Залежність магнітної сприйнятливості гомоатомних з'єднань від їх порядкового номера. У стандартних умовах прості речовини знаходяться в різному агрегатному стані. Всі газоподібні і рідкі прості речовини є діамагнітними. Складніше йде справа з кристалічними речовинами. Магнітні властивості кристалів визначаються головним чином трьома вкладами: діамагнетизмом атомного остова, орбітальним діамагнетизмом валентних електронів і спіновим парамагнетизмом.

Магнітні властивості простих речовин також виявляють періодичну залежність від порядкового номера елемента (рис. 126), але закономірності, яким підкоряється ця залежність, вимагають пояснення. У стандартних умовах прості речовини знаходяться в різному агрегатному стані. Всі газоподібні і рідкі прості речовини є діамагнітними. Єдиним винятком є кисень, парамагнетизм двоатомних молекули якого пояснюється з позицій методу МО. Складніше йде справа з кристалічними речовинами. Магнітні властивості кристалів визначаються головним чином трьома вкладами: діамагнетизмом атомного остова, орбітальним діамагнетизмом валентних електронів і спіновим парамагнетизмом У неметалів, в кристалах яких домінує ковалентний зв'язок, внесок спинового парамагнетизм дуже малий, тому всі вони діамагнітни. Парамагнітні властивості мають всі перехідні метали з недобудованими d - і /оболонками, лужні, лужно-зе-мельні метали і магній, а також алюміній. З тієї ж причини діамагнітними властивостями володіють метали підгрупи галію, олово і свинець.

Найпростіші молекулярні кристали складаються з неполярних молекул (див. Гл. IV), взаємно утримуваних відносно слабкими зв'язками ван-дер - Ваальса. Їх властивості тому будуть розглянуті в два прийоми. Спершу будуть перераховані властивості, що характеризують саму молекулу, саме - магнітні, електричні та оптичні властивості-а потім властивості, що виникають тільки при асоціації молекул, що утворюють кристал - - твердість, точка плавлення, стисливість і теплове розширення. Так як зазвичай взаємодія молекул в молекулярному кристалі незначно, то властивості, що залежать від електронної структури молекули, майже однакові як для молекули в кристалі, так і для вільної молекули. Тому, наприклад, магнітні властивості кристала є рівнодіюча вектором властивостей індивідуальних молекул, нахилених в кристалі під різними кутами. Отже, властивості першої групи можуть значно відрізнятися для різних молекулярних кристалів. З іншого боку, властивості другої групи значно більш характерні для молекулярних кристалів як класу. Молекулярні кристали зазвичай мають малу твердістю і мають низькі температури плавлення і кипіння, велику стисливість і великий коефіцієнт теплового розширення. Властивості ці обумовлені слабким зчепленням між молекулами.

Це - сили обмінного взаємодії, що підкоряються законам квантової механіки. Сутність обмінних сил полягає в тому, що електрони атомів, розташованих на досить близькій відстані один від одного, підкоряються принципу нерозрізненості тотожних частинок. Цей принцип не має аналога в класичній механіці і полягає в тому, що неможливо визначити, який з електронів належить одному атому, а який іншому. Величина енергії зв'язку атомів за рахунок обмінного ефекту визначається величиною інтеграла обмінної енергії, а знак цього інтеграла визначає паралельність або антипаралельність спинив в системі електронів. Ферромагнетики мають позитивне значення В і величину обмінного інтеграла, достатню для утворення доменів. Внаслідок такої залежності інтеграла обмінної енергії від міжатомних відстаней стає зрозумілим, чому деякі з'єднання марганцю (який не є феромагнетиком, див. Рис. 127) ферромагнітни. Введення в решітку марганцю деяких інших елементів викликає зміна межатомного відстані, а отже, і В до величини, необхідної для утворення доменів. Наявність обмінної взаємодії призводить до паралельної орієнтації спінових магнітних моментів електронів феромагнетика. Однак область мимовільного намагнічування не може збільшитися настільки, щоб весь обсяг зразка був єдиний домен. Така структура енергетично невигідна, тому що вимагає для свого освіти значно більшої енергії, ніж структури, представлені на рис. 128 б-р. Процес дроблення доменів триватиме до тих пір, поки енергія, необхідна для утворення нових граничних шарів або внутрішніх поверхонь, що відокремлюють один від одного протилежно намагнічені домени, не стане більше, ніж зменшення магнітного поля розсіювання, відповідне подальшого дроблення. Розміри і форми замикаючих доменів (1 і 2 на рис. 128 г) визначаються магнітною анізотропією феромагнетика. Магнітні властивості кристалів феромагнетика нерівнозначні за різними осях. Тому в кристалі існує паправленіе як легкого намагнічування, так і найбільш важкого. Замикають домени змушені рахуватися з напрямком легкого намагнічування і вимагають для свого утворення додаткової енергії. Таким чином, реальний ферромагнетик складається з великого числа орієнтованих доменів.