Mıknatıslanma Çeşitleri

... konulu sunumlar: "Mıknatıslanma Çeşitleri"— Sunum transkripti:

1 Mıknatıslanma Çeşitleri

2 DİYAMANYETİZMA Maddenin en küçük parçasını oluşturan atom modelinde merkezde pozitif yüklü bir çekirdek ile bu çekirdek etrafında kendilerine has yörüngelerde hareket eden negatif yüklü elektronlar vardır. Bir elektronun kütlesi yaklaşık olarak çekirdeğin kütlesinin ikibindebiri kadardır. Elektronlar atomun çekirdeği etrafında elektrostatik ve merkezkaç kuvvetlerin etkisinde yörüngesel hareket yaparak bir manyetik alan meydana getirmektedir.

3 Diyamanyetik maddelerde her atomun her elektronunun oluşturduğu manyetik alanlar gelişigüzel. doğrultularda olduklarından, atom veya-madde dışa karşı net bir manyetik özellik göstermez.

4 ile orantılıdır. Öte yandan
Yörüngedeki her elektron çekirdeğe doğru Coulomb kuvveti etkisi ile çekilmek istenir. Eğer, e: elektronun yükünü r: elektron ile çekirdek arasındaki uzaklığı gösteriyorsa bu merkezcil kuvvetin ile orantılıdır. Öte yandan An : elektronun kütlesini Wo: yörüngesel hareketinin frekansını gösteriyorsa dönme hareketi nedeniyle merkezkaç kuvvet AnWo2r ile ifade edilir. Demek ki denge hali için AnWo2r = yazabiliriz.

5 Yörüngedeki elektron üzerine H ile göstereceğimiz bir dış alanın uygulandığını düşünelim. Dış alan yörüngedeki elektron üzerine bir kuvvet uygulayacaktır. Eğer c: ışık hızı W: dış alanın varlığında elektronun yörüngesel hareketinin frekansını gösteriyorsa bu kuvveti FH=(e/c) Wr x H ile ifade edebiliriz. Bu kuvvetin varlığı halinde yörüngesel hareket yapmakta olan elektronun hareketinin frekansı W=Wo- (eH)/(2 Anc) olarak yazabiliriz. Görüldüğü gibi dış alan, elektronun yörüngesel frekansını (hızını) Dış alan WL=(eH)/(2 Anc) kadar küçültücü bir etki doğurmaktadır. WL'ye «Larmor frekansı» denir. Bu frekans manyetik momentlerin belli bir frekansta dönmesini sağlar. L:açısal momentum İndüklem manyetik moment

6 Diamagnetik malzemeler için yörüngelerindeki elektronların spin manyetik momentleri birbirlerine zıt olup birlerinin etkisini yok ederler ve sadece yörüngesel hareketten kaynaklanan manyetik momentler kalır.

7 Diamanyetizma Mıknatıslanma uygulanan alanın tersi yönünde meydana gelmektedir. k k J J= H + m H H T κ < 0 κ = sabit - The diamagnetic response to application of a magnetic field (Figure 2.1a) is acquisition of a small induced magnetization, Ji, opposite to the applied field, H. The magnetization depends linearly on the applied field and reduces to zero on removal of the field. Application of the magnetic field alters the orbital motion of electrons to produce the small magnetization antiparallel to the applied magnetic field. Tüm malzemelerde görülebilir (Ancak çiftlenmiş elektron spinlerinde meydana gelir) Diamagnetik κ sıcaklıktan etkilenmemektedir

8 Diamanyetik minerallere ait Örnekler
Süseptibilite(κ) (SI) Kuvarz (SiO2) - (13-17) · 10-6 Kalsit (CaCO3) - (8-39) · 10-6 Grafit (C) - (80-200) · 10-6 Halit (NaCl) - (10-16) · 10-6 Data from Hunt et al (1995)

9 Paramanyetizma + κ > 0 - k + κ 1/T -
Bir dış alanın varlığında atomik manyetik momentler kısmi olarak bir yöne yönelmeye çalışır. H = 0, J = 0 H > 0, J > 0 + J κ > 0 H H - Isısal enerji hakimdir k Bir veya daha fazla elektron spinleri çiftlenmemiştir (atomik net moment 0 değildir) Tüm manyetik momentleri belli bir yöne yöneltmek için çok büyük bir alan (H) veya çok düşük bir sıcaklık (T) gerekmektedir. Paramagnetik süseptibilite (κ) sıcaklığa bağlıdır. + κ 1/T  T -

10 Paramanyetizma Atomların yörüngesel hareket yaparken kendi eksenleri etrafında da spin hareketi yaparak bir Manyetik alan yaratırlar. Bir dış alan uygulandığında, elektronun spin manyetik momentinin şiddeti değişmez. Bunun yerine elektronlar dış alanın varlığı süresince spin hareketlerini öyle düzenlerler ki spin manyetik momentleri uygulanan dış alanın doğrultusu ve yönünde dizilir. Oysa atomun o anda sahip olduğu termal enerji elektonların bu dizilimini gelişigüzel doğrultulara çevirme eğilimindedir. Sonuçta belirli bir t anında Uygulanan alan doğrultusunda yönelebilen spin momentlerinin sayısı spinlerin doğrultularını bozan termal enerji ile elektrona uygulanan manyetik alanın etkisi altındadır. H cisme uygulanan dış alan, manyetik alan ile spin ekseni arasındaki açıyı, m elektronun spin manyetik momentini gösteriyorsa, V ile göstereceğimiz manyetik enerji; q V =mH q cos Bağıntısı ile verilir. Elektronların spin eksenleri uygulanan dış alan ve atomun termal titreşimleri Sonucu sürekli değişmektedir. Termal enerji ve ve manyetik enerji arasında a= mH/KT olmak üzere

11

12 Paramanyetik bir cisimde malzemenin mıknatıslanması doğrudan uygulanan dış manyetik alana bağlıdır. Eğer malzeme ısıtılırsa, bu ilişki azalmaktadır. Eğer uygulanan alan sabit tutulursa, mıknatıslanma yaklaşık olarak sıcaklıkla ters orantılıdır. Bu durum Curie kanunu ile açıklanmıştır:                 J    Mıknatıslanma şiddeti H  Uygulanan manyetik alan T sıcaklık (Kelvin cinsinden) C malzemeye bağlı Curie sabiti T süseptibilite

13 paramanyetik minerallere ait Örnekler
κ (SI) Olivin (Fe,Mg)2SiO · 10-3 Montmorillonit (kil) 0.34 ·10-3 Siderit (FeCO3) · 10-3 Kromit (FeCr2O4) · 10-3 Data from Hunt et al (1995)

14 Manyetik alan malzeme içerisinde dipolleri indükleyebilir.
Bu olay alanın büyüklüğü ve sıcaklığa bağlıdır. İndüklenen atomlar dış manyetik alan yönüne dizilirler. Malzeme içerisindeki alan dış alandan farklı büyüklüktedir. Bind.=H m İndüksiyon manyetik alan para ve dia manyetik cisimlerde çok farklı değildir. m =1+k (k=manyetik süseptibilite) Diamanyetik malzemelerde –’nin anlamı alan dış alandan küçük olmasıdır. Paramanyetik malzemelerde ise indüksiyon manyetik alan dış alandan çok az büyüktür.

15 Paramanyetik malzeme:
Manyetik suseptibilite (k) Al k= T=300K O2(1 atm) k= T=300K O2(sıvı) k= T=90K 1 atmosferdeki oksijenin süseptibilitesi= Sıvı oksijenin süseptibilitesi ise, 1 atm. Deki Oksijen ile kıyaslandığında, 1800 kat daha fazladır. Sıvı olan oksijenin süseptibilitesi daha yüksek.Çünkü sıvıların yoğunluğu 1 atmosferdeki gazdan 1000 kat daha büyüktür. Bunun anlamı 1000 kez daha çok dipollerin oluşmasına sebep olmaktadır. (1/m3’de). Ayrıca sıvı oksijenin sıcaklığı da daha düşüktür. Bind.= H m İçin sıvı oksijende süseptibilitenin daha büyük olması onun güçlü bir mıknatısla Daha kolay etkileşime girebileceğini göstermektedir. Paramanyetik bir malzeme bir mıknatısda asılı kalamaz çünkü ağırlığı etki eden Kuvvetten daha büyüktür. Diamanyetik malzeme ise, her zaman alanın zayıf yönüne doğru itilmek ister.

16 Ferromanyetizma H = 0 m ≠ 0 Doğal mıknatıslanma
Atomik magnetik momentler daima bir yöne doğru yönelmiştir (H = 0 olsa da) Ferromanyetik malzemeler bir dış alan olmaksızın dahi kendiliğinden bir mıknatıslanma gösterir. Bir maddeyi oluşturmak üzere atomlar bir araya geldiğinde gelişigüzel yığılmazlar, koşulları karşılayan belirli şekle sahip bir atom şebekesi oluştururlar. Elektronlar gerek yörüngesel gerekse spin hareketleri nedeniyle küçük bir dipol olduğuna olarak kabul ediyoruz o zaman, bu dipollere ait manyetik alanların atom şebekesinde bulunan diğer atomların manyetik özelliklerini etkilemesi mümkündür. Ferromagnetizmanın koşulları: H = 0 1) Çiftlenmemiş spin momentler 2) Positif değişim enerjisi örn. Aynı yöndeki spinler) Ferromagnetic elements: Iron (Fe) Nickel (Ni) Cobalt (Co) m ≠ 0 Doğal mıknatıslanma

17 ENERJİ TÜRLERİ a. Değişim Enerjisi: Atomlar atom şebekelerini dolayısıyla kristalleri oluştururken, atomlar arasında bir etkileşim nedeniyle, değişim enerjisi (exchange energy) adı verilen bir enerji oluşturmuştur. Doğada bu enerjinin minimum düzeyde kalması istenir. Bu koşulun gerçekleşebilmesi için komşu atomların spin momentlerinin zıt yönlere yönelmiş olması yeterlidir. Hal böyle olmakla birlikte az sayıda madde kristallerini oluştururken değişim enerjisinin maksimum düzeyde olmasına gereksinme duyarlar, dolayısıyla komsu atomların spin momentleri aynı bir yönde dizilirler. Bu tür maddeler birbiri üzerine eklenen spin momentleri nedeniyle şiddetli bir mıknatıslanma gösterirler. Maddenin sahip olduğu bu mıknatıslanma maddeye has fiziksel ve kimyasal koşullar değişmediği sürece kalıcıdır, kazanılması için bir dış alanın varlığına dahi gerek yoktur. Madde içerisinde (ferri-ferro ve antiferromanyetik) spin momentlerini birbirlerine paralel ve antiparalel olacak şekilde sıralayan alana değişim enerjisi adı verilir. Komşu atomlardaki spin momentleri birbirlerine paralel olunca değişim enerjisi maksimum olur. Eğer komşu atomlardaki spin momentler birbirlerine göre zıt olursa değişim enerjisi (super exchange) minimum olur.

18 Kristal içindeki değişim enerjisinin işlevini tanımlamak üzere değişik açıklama yolları kullanılmıştır. Bunlar arasında en basit olanı, maddenin içinde çok şiddetli bir ön «iç alanın» varlığına kabul etmektir. Atomların spin momentleri bu iç alanın etkisi ile paralel olarak dizilmektedir. Var olduğu kabul edilen bu iç alana «Weiss alanı>> denir. Çeşitli maddelere ait Weiss alanının şiddetini hesaplarken o maddeye ait «Curie sıcaklığı» adı verilen sıcaklıktan yararlanılır.

19 Curie Sıcaklığı Ferromanyetiklerde elektrik değişim kuvveti çok büyüktür, termal enerji en sonunda bu değişim enerjisini zayıf düşürerek rastgele bir etki yaratmaktadır. Bu durum belli bir sıcaklık olan “Curie sıcaklığı” nda (TC) meydana gelmektedir. Curie sıcaklığının altında, ferromanyetik malzemelerdeki manyetik moment vektörleri düzenli bir sırada iken bu sıcaklığın üzerinde düzensiz bir hal alırlar. Oda sıcaklığında bulunan bir madde içindeki atomlar, atom şebekesi içindeki belirli bir nokta civarında belirli bir frekans ve genlikte sürekli titreşimler yapar. Madde ısıtıldıkça atomlar hem daha büyük frekanslarda hem de !daha büyük genliklerle tıtreşırler. Maddeye verılen ısı enerjsı belırlı bır düzeye ulaştığında, titreşimlerin genliği o denli büyür ki, komşu atomlar birbiri ile çarpışır ve bu çarpışmalar sonucu atom düzeni bozularak madde sıvı hale dönüşür yani ergir. Ferromanyetik maddelerin Curie sıcaklığı ergime sıcaklığında hayli küçüktür. Madde Curie sıcaklığı dolaylarına kadar ısıtıldığında da, maddeyi oluşturan atomlar normal sıcaklıktakine göre daha büyük bir frekans ve genlikle titreşirler. Bu hareketleri sırasında Weiss alanının atomların spinlerini düzenleyici etkisini yenerek spin momentlerinin gelişigüzel doğrultular almasına neden olurlar. Şekilde manyetit mineraline ait Normalize mıknatıslanma şiddeti /sıcaklık Grafiği görülmektedir.Mağnetit mineralinin Curie sıcaklığı 575oC olup bu sıcaklığın üzerinde Paramanyetik özellik gösterir.

20 Tc Değişim enerjisi (Edeğişim) sıcaklıkla azalmaktadır T
Curie sıcaklığında Weiss alanının atomların spin momentlerini düzenleyici etkisi ile ısı enerjisinin bu düzeni bozucu etkisi birbirine denktir. Curie sıcaklığındaki bozucu ısı enerjisi, K boltzman sabiti olmak üzere KTc ile verilir. Öte yandan Weiss alanının (Hw) düzenleyici enerjisi, atomun manyetik momentini göstermek üzere Hw olduğundan m, m KTc=  Hw yazabiliriz. Değişim enerjisi (Edeğişim) sıcaklıkla azalmaktadır Ferromagnetizma (Eex > kT) Paramagnetizma (Eex < kT) Js (Doğal kalıntı mıknatıslanma) Tc T Tc –Ferromanyetik Curie sıcaklığı (malzemeye bağlı)

21 b) Manyetostatik Enerji: Ferromanyetik bir cisim içinde atomların spin momentleri hep aynı doğrultuyu aldıklarından sonuçta ferromanyetik bir kristalin biri kuzey (+) ve biri güney (-) olmak üzere iki kutba sahip olması lazım geldiği anlaşılır. Fakat maddenin mıknatıslanma şiddeti, dolayısıyla oluşan serbest kutupların şiddeti, beklendiği kadar büyük değildir. Bu kutupları oluşturabilmek için dahi belirli bir enerji gereklidir, bu enerjiye «manyetostatik enerji» adı verilir. Manyetostatik enerjinin büyüklüğü ferromanyetik maddenin özelliklerine ve şekline bağlıdır. Doğa aslında (-) ve (+) kutupları yanyana getirerek herbirinin etkisini yok ederek toplam enerjiyi küçültmeye çalışır. Manyetostatik enerjinin bir nedenle yetersiz kaldığı hallerde maddede serbest kutuplar oluşur. Demek ki değişim enerjisi (veya Weiss alanı) elektronların spin momentlerini bir yönde dizmeye çalışırken manyetostatik enerji bu dizilimi önlemeye çalışır;Bu iki enerji ferromanyetik madde içinde çeşitli bölgelerde, oradaki koşullara uyarak bir denge durumuna ulaşmaktadır. Magnetostatik enerji Şekil. Tek domenli bölgede manyetostatik enerji maksimumken, mıknatıslanma iki domene ayrılır ve bu domenlerde spin momentler birbirine göre sıt yönde olursa manyetostatik enerji de yarıya düşer.

22 c) Magnetokristalin enerji
Manyetik domenlerin, değişim enerjisi ile manyetostatik enerji dengeleşimin bir sonucudur. Bu enerjinin denkleşmesi domenin mıknatıslanma doğrultusu üzerinde de etkili olmaktadır. Bununla birlikte, her domen içindeki mıknatıslanma doğrultusunu etkileyen bir başka faktör daha vardır, “kolay mıknatıslanma doğrultusu”. Kolay mıknatıslanma doğrultusu, maddenin kristal yapısına bağlıdır. Başka etkenler olmadığı zaman kristali oluşturan atomlar- birbirlerine göre olan konumlarına göre spin momentlerini belirli bir yöne veya yönlere doğrultmak isterler. Bu yöne veya yönlere kristalin kolay mıknatıslanma doğrultuları adı verilir. Kristalin bu özelliğine «manyetokristalin anizotropisi» veya kısaca «manyetokristalin enerji» adı verilir. Bu tanıma göre bir domen içindeki mıknatıslanma, kristalin kolay mıknatıslanma doğrultusu veya kolay mıknatıslanma doğrultularından birinin doğrultusunda olacaktır.

23 d) Manyetostrüktif enerji
Eğer bir kristal içerisinde gerilme uygulanırsa bu kristalin manyetik davranışında bozulma olur. Benzer şekilde, mıknatıslanmada meydana gelecek değişiklik de orbitallerin şekillerinde bozulmaya neden olarak kristalin şeklini değiştirebilir. magnetostriktif enerji (Estric) eğer bir kristal mıknatıslandığında şekli değişir durumundan ortaya çıkmaktadır. Bu danelerde manyetik olarak indüklenen mekanik gerilemeye sebep olmaktadır. Mıknatıslanma tüm hacim içerisinde aynı doğrultuda değildir. Şekil. Domenlerin şeklinde meydana gelebilecek şekil değişimi.

24 Manyetik domen neden meydana gelir?
e) Manyetik domenler Manyetik domen neden meydana gelir? Atomlar arasıdaki değişim enerjisi göz önüne alındığında en duraylı durumun tek domenli danelerin oluşturduğu, bunun da tüm elektronların spinlerinin paralel bulundukları şeklinde meydana geldiği söylenebilir. Madde içinde dengenin sağlandığı bir bölge içindeki atomların hemen hemen hepsinin spin momentleri belirli bir yöne yönelmektedir, yani bölge içinde homojen bir mıknatıslanma söz konusudur. Gözönüne alınan bir bölgeye komşu olan diğer bölgelerde atomların spin momentleri birinciden çok farklı yönlerde dizilmiş olabilir. Ferromanyetik madde içinde homojen ve şiddetli mıknatıslanma gösteren bu küçük bölgelerin herbirine “manyetik domen” adı verilir. Bir kristal içersinde manyetik domenlerin ortaya çıkma sebebi domen oluşumu sırasında enerjiyi minimize etme isteğidir.Bu durumda enerji (E), birçok serbest enerjilerin toplamından oluşur. E=Edeğ.+Emka+E +Emsta+EH l Edeğ.=Değişim enerjisi; Emka=magnetokristalin anizotropi enerjisi E =magnetoelastik enerji; Emsta=magnetostatik enerji EH=uygulanan alan karşısında domende meydana gelen enerji l Şekil. Ferromanyetik bir malzemede küçük makroskobik bölgeler (domen) kendiliğinden mıknatıslanma göstermektedir (Weiss, 1907).

25 Domen duvarları Domen duvarları, domenler arasındaki mıknatıslanma doğrultusunun değişmesi gerektiği bölgelerdir. Çoğunlukla 180° veya 90°. Domen duvarlarının genişliği iki enerji ile kontrol edilir: Değişim enerji Manyetokristalin enerji Her domen kolay mıknatıslanma doğrultularının birinde mıknatıslık kazanacağına göre komşu iki domeni birbirinden ayıran ve «domen duvarı» adı verilen dar bir zon içindeki atomların spin momentleri kristale ait kolay mıknatıslanma doğrultusundan farklı bir yöne yönelmiş olmalıdır. Domen duvarındaki spinleri bu yönlerde tutmak için «domen duvarı enerjisi» adı verilen bir enerjiye gereksinme vardır. Domen duvarı enerjisi daha önce konu ettiğimiz çeşitli enerjilerin dengelenmesi sırasında karşılanamamış enerjiden oluşur. Bu nedenle domen duvarı, ferromanyetik kristalin enerji toplamını minimum düzeye indirgeyebiliyorsa oluşur. Şekil. Domen duvarların şematik gösterimi.

26 momentlerindeki yön değişimi gösterilmektedir.
Domen boyutlarına göre dar bir zon içerisinde kalan domen duvarında atomlar sürekli spin momentlerinin yönünü değiştirirler. Şekilde 180o domen duvarı içinde kalan atomalrın spin momentlerindeki yön değişimi gösterilmektedir. Şekil. 180olik domen duvarı içerisinden manyetik momentlerin rotasyonu.

27 Ferromanyetizma ile ilgili şimdiye kadar verilen bilgiler ferromanyetik maddelerin nasıl mıknatıslanma kazandıkları ve eldeki bir ferromanyetik maddenin mıknatıslanma durumunu, içine ait enerjilerin toplamını minimum yapacak biçimde spin momentlerindeki düzenlenmenin bir sonucudur diyerek özetleyebiliriz. Şimdi ise,ferromanyetik maddelerin nasıl olupta uygulanan dış alan doğrultusunda bir mıknatıslanma kazandıkları açıklanacaktır.

28 J H Jrs Hc Js Dış alan Komşu domenler arasındaki domen duvarları ortadan kalkar ve atomların spin Momentleri uygulanan alan doğrultusunda dizilir. uygulanan dış alan ferromanyetik malzemeye ait manyetostatik ve manyetokristalin enerjileri yenmiştir Ferromanyetik malzeme satürasyon (Js) mıknatıslanmaya sahiptir. Bundan sonra alanı ortadan kaldırırsak malzeme doygun kalıcı mıknatıslanma Jr kazanmış olur. Kalıcı mıknatıslanmanın (veya doygun kalıcı mıknatıslanmanın) şiddeti, satürasyon mıknatıslanmasının şiddetinden küçüktür. Bunun nedeni dış alanın kaldırılması sonucu madde içinde mevcut enerji dengesini sağlamak amacıyla domenlerin oluşmasıdır. Jr kalıcı mıknatıslanmasına sahip ferromanyetik malzemeye ilk uygulanan alanın tersi yönünde bir dış alan uygulayalım ve alanın şiddetini yavaş yavaş arttıralım.Belirli bir Hc değerinde Jr nin yok olduğu görülür, buna malzemeye ait koersif kuvvet denir. Her ferromanyetik malzemenin kendine has bir koersif alan şiddeti vardır.

29 Ferromagnetizma (magnetik histeresiz)
J Örneği uygulanan alan ortadan kaldırıldıktan sonra 0 mıknatıslanmaya sahip noktaya getirmek için biraz daha güçlü negatif yönde bir dış alana ihtiyaç vardır. Bu alana kalıntı mıknatıslanmaya ait koersif kuvvet denir (Hcr). Jrs Hcr H Field off Js – Doygun mıknatıslanma Hcr – Kalıntı mıknatıslanmaya ait koersif kuvvet (Jrs yi 0 yapmak için gerekli olan alan) Hc – Koersif kuvvet (Js yi 0’a geri getirmek için gerekli olan alan) Jrs – Doygun kalıntı mıknatıslanma

30 Sonuç olarak Ferromanyetik maddeler kalıcı mıknatıslanmaya sahiptir
Sonuç olarak Ferromanyetik maddeler kalıcı mıknatıslanmaya sahiptir. Bu maddeler ya ısı enerjisi yardımı ile veya dış manyetik alanın sebep olduğu manyetik enerji ile mıknatıslanma kazanmaktadır. Ferromanyetizma metallerde Fe, Ni, Co,.. Ve alaşımlarda karşılaşılan mıknatıslanma çeşididir. doğada pek ferromanyetik maddelere rastlanamaz. Çünkü doğada elementler genellikle oksitler veya bileşikler halinde bulunurlar. Böyle olmakla birlikte ferromanyetizmaya geniş yer ayırmamızın sebebi kalıcı mıknatıslanma kazanan maddelerin bu mıknatıslanmalarını nasıl kazanabileceklerini açıklamada sağladığı kolaylık yüzündendir.

31 Antiferromanyetizma m = 0 (Manyetik moment=0)
Negative değişim etkileşmesi (anti-parallel spin momentler) Antiferromagnetizma için gerekli şartlar: 1) Çiftlenmemiş spin momentler Antiferromagnetik elementler: Krom (Cr) Manganez (Mn) 2) Negatif değişim enerjisi (örn. anti-paralel spinler) m = 0 (Manyetik moment=0) Komşu atomların spin manyetik momentleri birbirinden 180o farklı yönlerde dizilmeye mecbur kalabilir. Bu durumda atomlar arasında negatif değişim enerjisi nin varlığı söz konusudur. Antiferromanyetik maddelerin özellikleri sıcaklıkla değişir.

32 Bazı antiferromanyetik maddelerin Neel sıcaklıkları: Hematit 680oC
Bu maddeler “Neel sıcaklığı (TN)” adı verilen sıcaklığın üzerinde paramanyetik maddeler gibi davranırlar. Neel sıcaklığın altında ise antiferromanyetik maddelerin manyetik duyarlılığı (süseptibilite) azalan sıcaklıkla azalır. 1/k T ( o C) TN Antiferroman. Paraman. Şekil. Antiferromanyetik malzemenin manyetik duyarlılığının (k) sıcaklıkla değişimi. Antiferromanyetik malzemeler uygulanan dış alan yönünde kalıcı bir mıknatıslanma göstermezler. Çünkü maddeyi oluşturan atomların bir yarısının spin momentleri alan yönünde dizilmiş ise diğer yarısı uygulanan alanın tersi yönünde dizilmiştir. Doğada karşılaşılan her antiferromanyetik madde teorinin öngördüğü kadar mükemmel antiferromanyetik değildir. Örneğin doğada çok karşılaşılan ve « Fe20» kimyasal ifadesiyle verilen «hematit» antiferramanyetizma ile birlikte zayıf ferromanyetizma özelliği göstermektedir. Uygulamada Fe2O3. ün gösterdiği manyetik özellikler “parasitik ferromanyetizma ” olarak adlandırılır. a Bazı antiferromanyetik maddelerin Neel sıcaklıkları: Hematit 680oC İlmenit: 57 K, Ulvospinel 120K Geotit :120K

33 spin-canted antiferromagnetism
Non-perfekt antiferromagnetizma Parasitik ferromanyetizmanın kökeni hakkında kabul edilen 2 yaygın görüşe göre; 1)maddenin kristal yapısındaki duzensizlikler (eksiklik veya bozukluklar) nedeniyle artı ve eksi yönlü spinlerin dengelenememiş olduğunu 2) veya artı ve eksi yönlü spinler bulunmaları gereken doğrultulardan çok az miktarda da olsa sapmışlardır. Böylece teorik ortak spin eksenlerine dik doğrultuda zayıf bir spontone mıknatıslanmasının ortaya çıkmasını sonuçlamış olurlar. spin-canted antiferromagnetism m Kusurlu (defect) antiferromagnetism M Örn., Hematit (Fe2O3)

34 3.5.Ferrimanyetizma Madde içindeki paralel ve zıt paralel atomlar aynı sayıda değildir. Bu durumda madde hayli şiddetli mıknatıslama gösterebilir. Genellikle ferritlerde görülen bu özellik ortaya çıkan manyetizmanın «ferriınanyetizma» olarak adlandırılmasına da neden olmuştur. Maddenin mıknatıslanması atomlarının 3d yörüngesel kabuklarındaki eşleşmemiş elektronların spin momentlerinden doğar. m Ferrimanyetikler (ferritler) ferromanyetikler gibi davranış gösterir

35 Özet Uygulanan manyetik alan karşısında farklı tipte
mıknatıslanma çeşitleri ortaya çıkabilmektedir. Antiferromagnetism Kusurlu Antiferromagnetism

36 Şekil. Mıknatıslanma çeşitlerine göre elementlerin periodik tabloda gösterimi

37 Geçiş elementi: Her atomunda birden fazla karşılanmamış spin momenti bulunan element.

38 Kaynaklar: M. Sanver., (1992), Paleomanyetizma, İ.T.Ü Rektörlüğü yayın no:1495. s. 197. M. E. Evans ve F. Heller., (2003). Environmental magnetism, Principles and applications of enviromagnetics. Academic press, Elsevier, p.299. T. J. Kaiser. Material Science, lecture notes. N. Baydemir. (1999). Kaya Manyetizması ders notları L. Tauxe. (2005). Lectures in Paleomagnetism.