Ferromagneetteja

Ferromagneetit ovat aineita, joissa magneettiset momentit voivat asettua pitkäaikaisesti samaan suuntaan ja pysyä siellä ilman ulkoista magneettikenttää. Tämä spontaani magnetoituminen johtuu elektronien spiinien vahvasta vaihtovuorovaikutuksesta, joka tuottaa pitkäkantoisen magneettisen orderin. Ferromagneettinen tila vallitsee kun lämpötila on Curie-lämpötilan alapuolella; ylittäessä tila muuttuu paramagneettiseksi.

Yleisimmät ferromagneetit ovat rauta (Fe), nikkeli (Ni) ja koboltti (Co), sekä näiden seokset kuten teräkset ja ferriittimateriaalit. Näiden materiaalien ominaisuudet riippuvat rakenteesta ja lämpötilasta. Materiaalit muodostavat pieniin alueisiin eli domaineihin, joiden magneettinen momentti on samaan suuntaan. Domainien välinen rajapinta, domain wall, mahdollistaa magneettisen tilan muuttamisen ulkoisen kentän vaikutuksesta ja magnetoinnin muistamisen.

Ferromagneetteja voidaan jakaa koviin (hard) ja pehmeisiin (soft). Kovia ferromagneetteja käytetään pysyvien magneettien valmistuksessa, ja ne säilyttävät magnetointinsa ilman ulkoista kenttää. Pehmeät ferromagneetit ovat helposti magnetoituvia ja niitä käytetään esimerkiksi sähkömoottoreiden ja muuntajien magneettisina ytimissä sekä muissa sovelluksissa, joissa magnetoinnin halutaan muuttuvan nopeasti.

Käyttöesimerkkejä ovat kiinteät magnetit, kuten NdFeB- ja SmCo -magneetit sekä ferriitit, sekä rautapohjaiset ydinmateriaalit elektroniikassa ja energiateknologiassa. Ferromagneettien tuntemus on keskeistä sekä teoreettisessa tutkimuksessa että käytännön sovelluksissa.