Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Квазистатические и динамические процессы перемагничивания в системах малых магнитных частиц Берков, Дмитрий Владимирович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Берков, Дмитрий Владимирович. Квазистатические и динамические процессы перемагничивания в системах малых магнитных частиц : автореферат дис. ... доктора физико-математических наук : 01.04.11.- Москва, 1994.- 45 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность темы. Ансамбли малых магнитных частиц представляют собой одну из наиболее интенсивно изучаемых систем в современной физике твердого тела и статистической физике. Интерес к ним с практической стороны обусловлен их широким применением в производстве носителей магнитной записи (НМЗ) и феррожидкостей (см., например Wohlfaith,1980 и Шлиомис,1974). Несмотря на определенные успехи в развитии т.н. тонкопленочных НМЗ, а также на все усиливающуюся конкуренцию со стороны оптических дисков, малые' магнитные частицы все еще широко применяются в производстве НМЗ. С другой стороны, область применения феррожидкостей, представляющих собой суспензии малых магнитных частиц, непрерывно расширяется и включает сегодня огромное количество приложений от регулируемых подшипников до магнитного транспорта лекарств.

С точки зрения т.н. фундаментальной науки системы малых магнитных частиц представляют собой весьма замечательный пример системы с дальнодеиствующим анизотропным межчастичным взаимодействием частиц, где даже построение теории среднего поля наталкивается на значительные трудности. Дальнодействующий характер диполь-диполыгаго взаимодействия не позволяет воспользоваться приближением ближайших соседей, а равенство нулю средней проекции поля взаимодействия на любую ось (при хаотическом расположении частиц) не дает возможности построить теорию среднего поля типа Кюри-Вейсса. Наконец, задача учета межчастичных корреляций осложняется гисте-резисными эффектами.

По этим причинам свойства таких ансамблей весьма далеки от ясного понимания. Фактически отсутствует даже адекватная теория среднего поля для описания квазистатических процессов перем агничивания с учетом взаимодействия частиц. Поэтому тема диссертации представляется весьма актуальной.

Целью данной работы было:

построение новых теоретических моделей для аналитического исследования процессов квазистатического и динамического перемагничивания систем малых магнитных частиц с учетом всегда присутствующего в реальных ансамблях взаимодействия частиц и их разброса по размерам

разработка численных методов моделирования вышеуказанных процессов в тех случаях, когда аналитические методы оказываются неадекватными

построение численных алгоритмов расчета конфигурации намагниченности частиц, размеры которых превышают размер абсолютной однодомености.

Научная новизна и практическая ценность работы заключаются в том, что:

  1. Построена теория среднего поля для учета взаимодействия частиц при изучении квазистатических процессов перемагничивания. Выводы теории могут быть использованы при интерпретации зависимостей коэрцитивной силы и остаточной намагниченности от концентрации частиц, а также при восстановлении распределения частиц по полям перемагничивания.

  2. Получено аналитическое решение задачи о магнитной вяз-

кости системы с известной плотностью распределения акти-вационных барьеров. Отдельно изучена магнитная вязкость для модели Стонера-Вольфарта- наиболее распространенной при интерпретации экспериментов, выполненых на системах малых магнитных частиц. Показано, что пренебрежение эффектами взаимодействиями и разбросом частиц по размерам приводит к качественно неверной интерпретации экспериментальных данных.

3. Для суспензий магнитных частиц в жидкости предска
зано существование оптимального поля ориентирования для
идеального ансамбля. Предложен также механизм, объясня
ющий агрегацию цепочек магнитных частиц в жидкости, что
позволило указать способ уменьшить скорость агрегации.

4. Предложен новый метод изучения динамических процессов
перемагничивания в малых частицах с помощью т.н. спек
троскопии корреляции фотонов. Метод позволяет изучать
флуктуации магнитного момента таких частиц в диапазоне
времен, недоступном для спектроскопии Мессбауэраи для ве
ществ, не имеющих мессбауэровских изотопов.

5. Разработаны новые численные алгоритмы для решения
статических задач микромагнетизма, позволяющие на один-
два порядка увеличить размер изучаемых систем (число уз
лов сетки). Эти методы в особенности приспособлены для
изучения магнитных структур в мягких магнитных матери
алах, широко применяемых в производстве магнитных сен
соров и головок.

Основные защищаемые положения: I. Квазистатический гистерезис: 1. Статическая магнитная восприимчивость невзаимодей-

ствующего ансамбля хаотически ориентированных частиц с одноосной анизотропией есть неаналитическая (расходящаяся) функция внешнего поля. Это означает, что наблюдаемые в эксперименте максимальные конечные значения восприимчивости определяются разбросом частиц по размерам и их взаимодействием.

2. Плотность распределения локального поля взаимодействия
частиц при любой степени ориентации их магнитных момен
тов может быть с хорошей точностью аппроксимирована изо
тропным лоренцевым распределением, обрезанным со сторо
ны больших полей.

  1. Для ориентированного ансамбля взаимодействие качественно изменяет вид петли гистерезиса при любой конечной концентрации частиц.

  2. Для ансамбля хаотически расположенных в пространстве частиц без внутренней анизотропии существует гистерезис перемагничивания как коллективный эффект взаимодействия частиц.

II. Магнитная вязкость и динамические процессы перемагничивания:

1. Для системы одинаковых одноосных однодоменных ча
стиц плотность распределения высот активационных барье
ров сингулярна, что приводит к неаналитической (корневой)
зависимости максимальной магнитной вязкости от темпера
туры для идеального ансамбля. Наблюдаемая в эксперименте
линейная зависимость обусловлена разбросом частиц по раз
мерам и их взаимодействием.

2. Существует оптимальное магнитное поле для ориентиро
вания ансамбля одноосных магнитных частиц в жидкости.

III. Микромагнетизм:

1. Наиболее эффективным методом расчета нелокальной маг-
нитостатической энергии является вычисление размагничи
вающего поля с использованием скалярного магнитного по
тенциала. Соответствующий потенциал может быть рассчи
тан как дискретная свертка с помощью алгоритма быстрого
преобразования Фурье в том числе и для непериодических
конфигураций намагниченности.

  1. Гистерезис поперечной магнитной восприимчивости ансамблей магнитных частиц имеет разные знаки для когерентной и веерной мод перемагничивания частиц, что позволяет экспериментально различать эти моды.

  2. Переход от стенки Блоха к стенке Нееля при изменении внешнего поля носит гистерезисный характер. При этом для обоих типов стенок существуют интервалы значений внешнего поля, где они находятся в метастабильном состоянии.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на III Всесоюзном совещании по физике магнитных жидкостей, на заседании секции "Ультрадисперсные среды" Совета АН СССР по проблеме "Физика, химия и механика поверхности", на III, IV и V Европейских конференциях по проблемам магнитной записи (MRM-87 n.MRM-90, Rimini, Italy, MRM-92, Parma, Italy), на Европейских конференциях по магнитным материалам и их приложениям (ЕММА-91, Dresden, Germany, и ЕММА-93, Stockholm, Sweden), на Международной конференции по магнетизму (International Conference on Magnetism ICM-91, Edinburgh, UK), на конференциях Европейской организации по сотрудничеству в области магнитной записи (CAMST) (CAMST-91, Enschede,

Netherland, CAMST-92, Keele, UK), на Международной конференции по физике конденсированного состояния (СММР-91, Birmingham, UK), на конференции Европейского физического общества по физике твердого тела (EPS-93, Regensburg, Germany), на семинарах в ИФТТ РАН, ИАЭ им. Курчатова, МГУ им. Ломоносова, ИХФЧ РАН, МИФИ и др.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, шести глав и Заключения, содержит 279 страниц печатного текста, включая список литературы из 274 наименований и 36 рисунков.

Личный вклад автора. Автору диссертации принадлежит выбор научного направления, постановка конкретных теоретических задач, определение метода решения, получение большинства основных результатов и их интерпретация. Теория среднего поля для квазистатических процессов перемаг-ничивания разработана в соавторстве с С.В.Мешковым, спектроскопические эксперименты на системах малых частиц выполнены совместно с Н.З.Сакиповым, задачи по структуре тонких магнитных пленок были поставлены совместно с проф. А.Хубертом.