propiedades magnéticas de los sólidos 2006 -...
TRANSCRIPT
1
Propiedades magnéticas de los sólidos
Sólidos Inorgánicos - 2006
Clasificación de los materiales magnéticos
►Diamagnéticos►Paramagnéticos►Antiferromagnéticos►Ferromagnéticos►Ferrimagnéticos Imanes
Diamagnetismo y paramagnetismo
B = H + ∆H
H : campo magnéticoB : inducción magnética
∆H = 4 π M
M : magnetización
2
Permeabilidad y susceptibilidad magnéticas
χπ+=
π+=
π+=
4 1
41
4
P
HM
HB
MHB
( ) MM
g
PF Vd
d
χ=⋅χ=χ
χ=χ
Unidades en magnetismo
cm3mol-1m3mol-1susceptibilidad molar
cm3g-1m3kg-1susceptibilidad gramo
adimensionaladimensionalsusceptibilidad de volumen
gaussTeslainducción magnética *
oerstedAm-1campo magnético
unidad cgs emuunidad SImagnitud
* 1 T = 105 gauss
Diamagnetismo
► χ < 0 (B < H )
►~ 10-6 cm3mol-1
► Independiente de T y H
► Propiedad general que exhiben todas las sustancias
►Origen: circulación de los electrones apareados inducida por H
3
Paramagnetismo
► χ > 0 (B > H)
► 0 - 10-4 cm3mol-1
► Sustancias con electrones desapareados
►Origen: momento angular de los electrones desapareados
► Independiente de H (para campos pequeños), dependiente de T
Balanza de Gouy
Curva de magnetización para una sustancia paramagnética sencilla
PD χ+χ=χ
∂∂=χ
→T
H HM
0lim
4
Dependencia de la susceptibilidad con la temperatura
χ
T
► Ley de Curie:
► Ley de Curie-Weiss
TC=χ
Θ−=χ
TC
Momento magnético efectivo
( ) ( )
( )1
82792321
212
1
+≈µ
χ=χ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=µ
SSg
TTNk
eff
eff ,
Unidades de µ: magnetones de Bohr (β)(1β = 0,927 x 10-20 erg gaus-1)
Interacción entre centros magnéticos
antiferromagnetismo ferromagnetismo
5
Antiferromagnetismo
►χ > 0
►Origen: alineación antiparalela de los momentos electrónicos
►Magnitud: 0 -10-4 cm3mol-1
►Dependiente de T y H
Ferromagnetismo
►χ > 0
►Origen: alineación paralela de los momentos electrónicos
►Magnitud: ~ 10-2 – 106 cm3mol-1
►Dependiente de T y H
Propiedades magnéticas de los elementos a temperatura ambiente
6
Acoplamiento antiferromagnético en el NiO
Ordenamiento ferromagnético en α-Fe, Ni y Co
Anisotropía magnetocristalina en el cobalto
7
Origen del magnetismo en metales: paramagnetismo de Pauli y
ferromagnetismo
Temperaturas de Curie para algunos ferroimanes
16,5EuS77EuO37CrBr3
392CrO2
293Gd1043FeTc / Kmaterial
Origen del magnetismo en aislantes
8
► acoplamiento antiferromagnético de dos subredes no equivalentes
► Ferritas (espinelas inversas), granates, etc
Ferrimagnetismo
MA
MB
M = MA - MB
MIIM’ III2O4 FeIIFeIII
2O4 (magnetita)A3B2X3O12 YIII
3FeIII5O12 (YIG)
A3B2X3O12
A: divalente(verde)
B: trivalente(azul)
Representaciones esquemáticas de los dominios magnéticos
9
Movimiento de una pared de dominio
Ciclo de histéresis en una sustancia ferromagnética
Materiales magnéticos blandos
► campo coercitivo pequeño, alta permeabilidad
► aleaciones Fe-Si, vidrios metálicos, aleaciones Ni-Fe
► núcleos para transformadores, motores eléctricos, generadores
10
Materiales magnéticos duros
► campo coercitivo elevado, alta magnetización remanente
► aleaciones Alnico, aleaciones de tierras raras, ferritas de bario y estroncio
► imanes permanentes
Desarrollo de imanes permanentes durante el siglo XX
Imanes en dispositivos de almacenamiento de información
►cabezales de grabación: Permalloy, vidrios
metálicos, ferritas blandas (MO·Fe2O3)
►cintas de audio y video, discos de
computadora: CrO2, Fe2O3, filmes metálicos