ferromagnétisme

Le ferromagnétisme est un mode d’ordre magnétique dans lequel certains matériaux présentent une aimantation macroscopique spontanée en raison de l’interaction d’échange entre les moments magnétiques des atomes. Cette interaction est suffisamment forte pour favoriser un alignement parallèle des moments, ce qui conduit à une aimantation nette même en l’absence de champ magnétique externe. Les matériaux ferromagnétiques typiques incluent le fer, le nickel, le cobalt et certains éléments des terres rares comme le gadolinium.

À l’échelle microscopique, l’alignement résulte de l’échange, un couplage quantum mécanique qui favorise des spins parallèles lorsque la température est suffisamment basse. Dans la plupart des échantillons, l’aimantation se répartit en domaines: des régions où les moments sont alignés dans une même direction, séparées par des parois de domaine. L’application d’un champ magnétique peut réorienter les domaines et modifier l’orientation globale, ce qui donne lieu à une courbe d’hystérésis caractéristique.

La propriété disparaît au-delà d’une température appelée température de Curie; au-delà, le matériau devient paramagnétique et l’aimantation spontanée se perd. La valeur de la température de Curie et la forme de la réponse magnétique dépendent du matériau, de l’anisotropie magnétique et des interactions d’échange.

Applications: les aimants permanents (par exemple ceux à base de néodyme), les moteurs, les générateurs et les dispositifs de stockage magnétique reposent sur le ferromagnétisme. Le phénomène est central en électronique, en métrologie et en spintronique.