鐵磁材料為什么會絕緣?
冷卻后的鐵磁材料為什么會絕緣??是怎么一回事?鐵磁材料冷卻成絕緣,確實很罕見。這并非小編胡說,因為這是有依據(jù)的。理化研究所的科學家與印度、德國和日本的合作者在進行一項研究的過程中,發(fā)現(xiàn)一種鐵磁材料在溫度下降??5開爾文以下的時候,竟然變成絕緣材。科學家們也發(fā)現(xiàn),從磁性變?yōu)榻^緣基態(tài),跟原子的價態(tài)有關(guān)。具體詳情請看以下:
鐵和鎳等典型鐵磁體的性能已被廣泛研究,并被充分的認識。然而,極少數(shù)磁性材料卻表現(xiàn)出難以解釋的復雜行為??/span>
在這些復雜材料的一個實驗和理論研究中,理化研究所的科學家與印度、德國和日本的合作者揭示了,電子與結(jié)構(gòu)效應的相互作用如何產(chǎn)生磁性和電性能??/span>
鐵磁體具有磁區(qū)或磁疇,所有磁自旋都在那里以同一方向排列。磁自旋的排序跟晶體結(jié)構(gòu)上原子的排列有關(guān)。它也取決于磁性原子,即每個原子中最外層的電子數(shù)。該參數(shù)通常不會因為溫度函數(shù)的改變而改變整個鐵磁性??/span>
K2Cr8O16是其中一個例外,它是錄音帶所用的磁性化合物CrO2的近親。當溫度下降??5開爾文以下的時候,K2Cr8O16從導電性變成絕緣化,但它卻仍然是鐵磁??ldquo;從鐵磁金屬轉(zhuǎn)化到鐵磁絕緣基態(tài)是相當罕見的,只有少數(shù)著名的例子,” 主導這項研究的RIKEN Spring-8中心的Ashish Chainani解釋道??/span>
K2Cr8O16這個令人吃驚的特性已被鏈接到其晶體結(jié)構(gòu),該機構(gòu)是由鉻原子和氧原子組成的八面體形成。決定磁特性的鉻原子存在于+3??4價態(tài)的混合物中??/span>
通過光譜測量,研究人員跟蹤那些從導體過渡到絕緣材料的價態(tài)。他們發(fā)現(xiàn)當溫度下降??5開氏度以下的時候,+ 3 ?? 4價態(tài)會發(fā)生改變??/span>
一旦材料變得絕緣,價態(tài)的分布被凍結(jié),平均3/4的鉻原子會呈??4價態(tài),1/4的鉻原子會呈??3價態(tài)。理論計算表明,單獨的晶體結(jié)構(gòu)變化不能解釋這樣復雜的鐵磁性質(zhì)。相反,這種材料的不尋常性質(zhì)起源于電??因強相關(guān)性而被熟知)與晶體結(jié)構(gòu)中的小畸變相互作用而成??/span>
這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了全面研究復雜材料電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要性,這種微妙的影響可以顯著改變材料性能??/span>