चुंबकीय अनिसोट्रॉपी

संघनित पदार्थ भौतिकी में, अनिसोट्रॉपी बताती है कि दिशा के आधार पर किसी वस्तु के चुंबकीय गुण कैसे भिन्न हो सकते हैं। सबसे सरल मामले में, किसी वस्तु के चुंबकीय क्षण के लिए कोई तरजीही दिशा नहीं होती है। यह एक लागू चुंबकीय क्षेत्र का उसी तरह से जवाब देगा, भले ही क्षेत्र किस दिशा में लागू हो। इसे चुंबकीय आइसोट्रॉपी के रूप में जाना जाता है। इसके विपरीत, चुंबकीय रूप से अनिसोट्रोपिक सामग्री को चुम्बकित करना आसान या कठिन होगा, जिसके आधार पर वस्तु को घुमाया जाता है।

अधिकांश चुंबकीय अनिसोट्रोपिक सामग्रियों के लिए, सामग्री को चुम्बकित करने के लिए दो सबसे आसान दिशाएं हैं, जो कि 180 डिग्री रोटेशन अलग हैं। इन दिशाओं के समानांतर रेखा को आसान अक्ष कहा जाता है। दूसरे शब्दों में, आसान अक्ष सहज चुंबकीयकरण की ऊर्जावान रूप से अनुकूल दिशा है। चूंकि एक आसान धुरी के साथ दो विपरीत दिशाएं आम तौर पर चुंबकीयकरण के लिए समान रूप से आसान होती हैं, चुंबकीयकरण की वास्तविक दिशा आसानी से किसी भी दिशा में व्यवस्थित हो सकती है, जो सहज समरूपता तोड़ने का एक उदाहरण है।

फेरोमैग्नेट्स में हिस्टैरिसीस के लिए चुंबकीय अनिसोट्रॉपी एक पूर्वापेक्षा है: इसके बिना, एक फेरोमैग्नेट सुपरपरामैग्नेटिक है।

स्रोत

किसी वस्तु में देखी गई चुंबकीय अनिसोट्रॉपी कई अलग-अलग कारणों से हो सकती है। एक ही कारण होने के बजाय, किसी वस्तु के समग्र चुंबकीय अनिसोट्रॉपी को अक्सर इन विभिन्न कारकों के संयोजन द्वारा समझाया जाता है:

मैग्नेटोक्रिस्टलाइन अनिसोट्रॉपी

एक क्रिस्टल की परमाणु संरचना चुंबकीयकरण के लिए अधिमान्य दिशाओं का परिचय देती है।

शेप अनिसोट्रॉपी

जब कोई कण पूरी तरह से गोलाकार नहीं होता है, तो विचुम्बकीकरण क्षेत्र सभी दिशाओं के लिए समान नहीं होगा, जिससे एक या अधिक आसान अक्ष बनते हैं।

मैग्नेटोइलास्टिक अनिसोट्रॉपी

तनाव चुंबकीय व्यवहार को बदल सकता है, जिससे चुंबकीय अनिसोट्रॉपी हो सकती है।

एक्सचेंज अनिसोट्रॉपी

तब होता है जब प्रति-लौहचुंबकीय और लौह-चुंबकीय मटीरियल इंटरेक्शन करते हैं।

आणविक स्तर पर

चुंबकीय अनिसोट्रॉपी और एनओई उदाहरण

एक बेंजीन रिंग (ए), एल्केन (बी), कार्बोनिल समूह (सी), एल्केनी (डी), और एक अधिक जटिल अणु (ई) के चुंबकीय अनिसोट्रॉपी को चित्र में दिखाया गया है। इनमें से प्रत्येक असंतृप्त कार्यात्मक समूह (A-D) एक छोटा चुंबकीय क्षेत्र बनाता है और इसलिए कुछ स्थानीय अनिसोट्रोपिक क्षेत्र (शंकु के रूप में दिखाए गए) जिसमें परिरक्षण प्रभाव और रासायनिक बदलाव असामान्य हैं। बिसाज़ो कंपाउंड (ई) से पता चलता है कि नामित प्रोटॉन {एच} एज़ो समूहों के फोटोआइसोमेराइजेशन राज्य के आधार पर विभिन्न रासायनिक पारियों में प्रकट हो सकता है। ट्रांस आइसोमर प्रोटॉन {एच} को बेंजीन रिंग के शंकु से दूर रखता है, इसलिए चुंबकीय अनिसोट्रॉपी मौजूद नहीं है। जबकि सीआईएस फॉर्म शंकु के आसपास के क्षेत्र में प्रोटॉन {एच} रखता है, इसे ढाल देता है और इसकी रासायनिक पारी को कम करता है।यह घटना परमाणु ओवरहाउसर प्रभाव (एनओई) इंटरैक्शन (लाल रंग में दिखाया गया) का एक नया सेट सक्षम करती है जो पहले से मौजूद लोगों (नीले रंग में दिखाया गया) के अतिरिक्त अस्तित्व में आती है।

एकल-डोमेन चुंबक

मान लीजिए कि एक फेरोमैग्नेट सिंगल-डोमेन (चुंबकीय) है। सख्त अर्थों में सिंगल-डोमेन: मैग्नेटाइजेशन एक समान है और एकसमान में घूमता है। अगर चुंबकीय क्षण है ${\boldsymbol {\mu }}$ और कण का आयतन है $V$चुंबकीयकरण है $\mathbf {M} ={\boldsymbol {\mu }}/V=M_{s}\left(\alpha ,\beta ,\gamma \right)$, कहाँ $M_{s}$ संतृप्ति चुंबकीयकरण है और $\alpha ,\beta ,\gamma$ दिशा कोसाइन (इकाई सदिश के घटक) हैं $\alpha ^{2}+\beta ^{2}+\gamma ^{2}=1$. चुंबकीय अनिसोट्रॉपी से जुड़ी ऊर्जा विभिन्न तरीकों से दिशा कोसाइन पर निर्भर हो सकती है, जिनमें से सबसे आम नीचे चर्चा की गई है।

एक अक्षीय

एक अक्षीय अनिसोट्रॉपी वाले एक चुंबकीय कण में एक आसान अक्ष होता है। यदि आसान अक्ष में है $z$ दिशा, अनिसोट्रॉपी ऊर्जा को रूपों में से एक के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:

$E=KV\left(1-\gamma ^{2}\right)=KV\sin ^{2}\theta ,$

कहाँ $V$ मात्रा है, $K$ अनिसोट्रॉपी स्थिरांक, और $\theta$ आसान अक्ष और कण के चुंबकीयकरण के बीच का कोण। जब आकार अनिसोट्रॉपी को स्पष्ट रूप से प्रतीक माना जाता है ${\mathcal {N}}$ के बजाय अक्सर अनिसोट्रॉपी स्थिरांक को इंगित करने के लिए उपयोग किया जाता है $K$. व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले स्टोनर-वोल्फ़र्थ मॉडल में, अनिसोट्रॉपी एकअक्षीय है।

त्रिअक्षीय

त्रिकोणीय अनिसोट्रॉपी के साथ एक चुंबकीय कण में अभी भी एक आसान अक्ष है, लेकिन इसमें एक कठोर अक्ष (अधिकतम ऊर्जा की दिशा) और एक मध्यवर्ती अक्ष (ऊर्जा में एक काठी बिंदु से जुड़ी दिशा) भी है। निर्देशांक चुने जा सकते हैं ताकि ऊर्जा का रूप हो

$E=K_{a}V\alpha ^{2}+K_{b}V\beta ^{2}.$

अगर $K_{a}>K_{b}>0,$ आसान धुरी है $z$ दिशा, मध्यवर्ती अक्ष है $y$ दिशा और कठोर अक्ष है $x$ दिशा।

घन

क्यूबिक अनिसोट्रॉपी वाले एक चुंबकीय कण में अनिसोट्रॉपी पैरामीटर के आधार पर तीन या चार आसान अक्ष होते हैं। ऊर्जा का रूप है

$E=KV\left(\alpha ^{2}\beta ^{2}+\beta ^{2}\gamma ^{2}+\gamma ^{2}\alpha ^{2}\right).$

अगर $K>0,$ आसान कुल्हाड़ियाँ हैं $x,y,$ और $z$ कुल्हाड़ियों। अगर $K<0,$ चार आसान कुल्हाड़ियों की विशेषता है $x=\pm y=\pm z$.

यह भी देखें

• प्रतिदीप्ति अनिसोट्रॉपी

अग्रिम पठन

• Tyablikov, S. V. (1995). Methods in the Quantum Theory of Magnetism (Translated to English) (1st ed.). Springer. ISBN 978-0-306-30263-3.