Домен, область Вейса — макроскопическая область в магнитном кристалле, в которой ориентация вектора спонтанной однородной намагниченности или вектора антиферромагнетизма (при температуре ниже точки Кюри или Нееля соответственно) определенным — строго упорядоченным — образом повернута или сдвинутаВ общем случае у веществ, молекулы которых обладают моментом в отсутствие поля, будут присутствовать два (оба) механизма поляризации: наряду с поворотами атомов/молекул могут происходить и смещения электронов (электронной плотности)., то есть поляризована относительно направлений соответствующего вектора в соседних доменах.
Домены могут состоять из огромного числа магнитно-упорядоченных атомов и видимы иногда невооружённым глазом (размеры порядка 10 см). Домены существуют в ферро- и антиферромагнитных, сегнетоэлектрических кристаллах и других веществах, обладающих спонтанным дальним порядком. Впервые понятие областей самопроизвольной намагниченности было введено Пьером Вейсом в 1907 году для ферромагнетиков.
Доменная теория
Рассмотрим плоскую квадратную ферромагнитную пластинку толщиной с площадью . Равновесное распределение вектора намагниченности соответствует минимуму полной энергии пластинки. Полная энергия включает в себя энергию обменного взаимодействия , энергию магнитной анизотропии , энергию доменных границ , энергию , связанную с возникновением вокруг пластины магнитного поля.
В случае, когда пластинка однородно намагничена, и вектор намагниченности лежит на кристаллографической оси, соответствующей минимуму магнитной анизотропии, достигается минимум суммы . С другой стороны, в таком случае очень большой оказывается энергия , так как вокруг пластины образуется магнитное поле, силовые линии которого далеко выходят из этой пластины. Величина этой энергии будет меньше в том случае, когда меньше магнитное поле вокруг пластины. Такая ситуация реализуется, когда пластина разбивается на области (домены), в каждой из которых вектор намагниченности везде направлен по оси легкого намагничивания, но в соседних доменах направления вектора намагниченности различны. С одной стороны, при такой конфигурации энергия уменьшается, но, с другой стороны, с увеличением числа доменов возрастает энергия доменных границ , так как сосуществование антипараллельных спинов невыгодно с точки зрения энергии обменного взаимодействия.
Энергия по величине может быть оценена следующим образом:
где — толщина домена, — модуль вектора намагниченности внутри домена.
Энергия доменных границ определяется с помощью поверхностной энергии доменных границ :
где — число доменных границ. Тогда полная энергия выглядит следующим образом:
.
Оптимальный размер домена, при котором достигается минимум суммы , зависит от параметров пластины следующим образом:
где — характеристическая длина.
Наблюдение доменов
Применения на практике хранение данных на жестких дисках осуществляется с использованием горизонтально или вертикально расположенных магнитных доменов; магнитные домены, перемещаемые по специальных трекам, могут быть использованы при создании перспективной трековой памятиiXBT.com :: Все новости :: Ученые IBM приближают создание «трековой памяти» к реальности .
См. также Уравнение Ландау — Лифшица Доменная стенка
Примечания
Литература Китайгородский А. И. Физика для всех: Электроны. — 2-е изд., перераб. — М.: Наука. Главная редакция физ.-мат. литературы, 1982. — с. 122—124. — 208 с.
Категория:Физика твёрдого тела Категория:Магнетизм