ferromagnetismista

Ferromagnetismi on magnetismin muoto, jossa atomien magneettiset momentit voivat asettua rinnakkain ja vahvistaa toisiaan exchange-vuorovaikutuksen seurauksena. Tämä johtaa spontaaniin magnetoitumiseen ilman ulkoista magneettikenttää, kun lämpötila on alle kriittisen lämpötilan, Curie- eli Tc. Ferromagneettiset aineet voivat siten osoittaa suurta magneettista momenttia makroskooppisesti.

Yleisiä ferromagneettisia aineita ovat raudan (Fe), koboltin (Co) ja nikkelin (Ni) sekä niiden yhdisteet ja joidenkin oksidien kaltaiset materiaalit. Atomien elektronien spinit pyrkivät asettumaan rinnakkain exchange-vuorovaikutuksen kautta, mikä synnyttää pitkäaikaisen magneettisen tilan.

Järjestys muodostuu domain-alueista, joilla magneettiset momentit ovat samansuuntaisia. Eri domainit voivat olla eri suuntiin, mikä yleensä pienentää kokonaissämagnetoitumista. Ulkoisella kentällä domainit kääntyvät kentän suuntaan, ja magneettinen momentti kasvaa; ilmiö näkyy hystereesis-käyränä. Kun kenttä poistetaan, magnetoituminen ei välttämättä katoa ja riippuen aineesta ja lämpötilasta voi ilmetä muistitoiminto.

Curie-lämpötila Tc on lämpötila, jonka yläpuolella ferromagneettinen järjestys lakkaa ja materiaali muuttuu paramagneettiseksi. Esimerkkejä: Fe noin 1043 K, Ni noin 627 K, Co noin 1394 K.

Sovellukset ja tutkimus: Ferromagneettisia aineita käytetään kestomagneetteina, sähkömoottoreissa, generaattoreissa ja tallennusmedioissa. Nykyinen tutkimus keskittyy nanostruktuureihin, spintronikkaan sekä magnetisoitumisen hallintaan ja ominaisuuksien räätälöintiin.