LOGO Đệ ạ ỏ (bỏ qua) Điện tử quay quanh trục xuất moment từ spin + Điện tử ghép đôi, spin trái dấu nên tự triệt tiêu moment từ +Đệ đ (electron độc thân) tạo Tính chất từ vật liệu phụ thuộc ự ắ moment từ ế (chiều hướng) Electron độc thân thường xuất kim loại chuyển tiếp, lớp điện tử d f NT hay ion Ti Ti2+ V V4+ V3+ V2+ Cr Cr3+ Cr2+ Mn Electron độc thân 2 3 5 NT hay ion Fe Fe3+ Fe2+ Co Ni Ni2+ Cu Cu2+ Zn Zn2+ Electron độc thân 2 0 Co3+ Co2+ Mn3+ Mn2+ ự ế kim loại Fe, Co, Ni có số điện tử không ghép đôi không giống lý thuyết điện tử từ lớp 4s nhảy sang 3d → Số electron tự nguyên tử thay đổi so với lý thuyết Moment từ spin electron (Bohr magneton) µB = 9,27.1024 A.m2 → Moment từ nguyên tử = số electron độc thân x µB Từ ườ g ườ a ặc d đệ ự c ậ ế ố châm ể đ ệ c ấ đặc ệ độ ườ g ặc ưỡ g cự Từ ườ H (A/m), tạo cuộn dây dẫn điện có cường độ dòng I, quấn tròn n vòng dài l là: Khi đặc vật liệu có từ tính vào từ trường H, vật liệu có cảm ứng từ B hay mật độ từ trường B (Tesla) B t lệ với H với hệ số tỷ lệ từ thẩm (độ thẩm từ) µ: B: Tesla (T) hay T môi trường chân không, vật liệu có cảm ứng từ Bo độ thẩm từ µo = 10-7 (H/m) B = µ.H → µr = µ / µo (độ từ thẩm tương đối chất rắn so với chân không) B = µ.H = µo.(H + M) M (Magnetization): Độ từ hóa chất rắn (t ng moment từ đơn vị thể tích) →M= H : từ cảm vật liệu µ = µo.(1 + ) So sánh mật độ từ điều kiện chân không có đặt vật liệu Dựa vào xếp khác moment từ mà vật liệu có tính chất từ khác !! 10 V t li u ngh ch µ < µo → µr < (µr i 5.10-6) → µo → µr > → >0 Vật liệu s t từ (ferromagnetic): µ µo → µr (µr 106) → Vật liệu feri từ (ferrimagnetic): 0, nh vật liệu sắt từ Vật liệu ph n s t từ (antiferromagnetic): > 0, nhỏ 17 VD: Tính độ từ hóa bão hòa Ms mật độ từ bão hòa Bs Niken biết dNi = 8,90 g/cm3 Giải: với Ni 18 Khi từ trường H thay đổi, domain có khuynh hướng xếp theo hướng Tuy nhiên, xếp chậm gây nên tượng trễ (hysteresis) 19 Khi H đạt đến giá trị vài domain trì xếp theo hướng trước tạo nên độ từ hóa dư (remanence) Mr Khi độ từ hóa 0, từ trường đảo Hc gọi độ kháng từ (coercivity) V t li u từ cứng (hard magnetic) vật liệu sắt từ, khó khử từ khó từ hóa → nam châm v nh cửu V t liệu từ mềm (soft magnetic) vật liệu sắt từ, "mềm" phương diện từ hóa khử từ, có nghĩa dễ từ hóa dễ khử từ → nam châm điện Tinh thể bị khuyết tật không tinh khiết làm giảm khả di chuyển domain VD: sắt thép 21 Khi gia nhiệt, nguyên tử chuyển động nhiệt tăng làm cho moment từ xếp trật tự Nhiệt độ Curie (TC) nhiệt độ mà vật liệu sắt từ ferri từ bị từ tính, trở thành chất thu n từ VD: Tc Fe - 768 oC, Co – 1120 oC, Ni – 335 oC 22 23 Siêu thuận từ (superparamagnetism) tượng, trạng thái từ tính xảy vật liệu từ, mà chất biểu tính chất giống chất thuận từ ảy với chất sắt từ ferri từ Khi kích thước hạt đủ nhỏ (< Dc – kích thước tới hạn), vật liệu s chuyển từ trạng thái đa domain sang đơn domain (mỗi hạt s domain) Năng lượng nhiệt phá vỡ định hướng moment từ, hệ hạt đạt trạng thái hỗn loạn chất thuận từ Khi áp từ trường ngoài, vật liệu đáp ứng nhanh tạo độ từ hóa bão hòa lớn Độ từ hóa bão hòa cao Độ từ dư Mr = 25 Siêu dẫn (superconductor) tượng vật liệu dẫn điện mà xuất điện trở (điện trở nhỏ) nhiệt độ tới hạn (TC - critical temperature) 26 Hiệu ứng Meisnner: nhiệt độ tới hạn (TC), electron di chuyển theo từ trường (magnetic levitation), vượt qua cản trở nút mạng 27 Máy biến Động điện Máy phát điện 28 nhiệt cục bộ: bếp từ 29 Mã hóa liệu theo bit (0 1) dựa vào chiều moment từ domain ng dụng làm ỗ đĩa (hard disk drive) HCP cobalt–chromium alloy Tàu điện chạy đệm từ trường 31 dụng hạt nano từ tính: Tách, thu hồi chất Dẫn truyền thuốc [...]... moment từ sắp xếp mất trật tự Nhiệt độ Curie (TC) là nhiệt độ mà tại đó vật liệu sắt từ và ferri từ bị mất từ tính, trở thành chất thu n từ VD: Tc của Fe - 768 oC, Co – 1120 oC, Ni – 3 35 oC 22 23 Siêu thuận từ (superparamagnetism) là một hiện tượng, một trạng thái từ tính xảy ra ở các vật liệu từ, mà ở đó chất biểu hiện các tính chất giống như các chất thuận từ ảy ra với các chất sắt từ và ferri từ Khi... từ hóa bằng 0, từ trường đảo Hc gọi là độ kháng từ (coercivity) V t li u từ cứng (hard magnetic) là vật liệu sắt từ, khó khử từ và khó từ hóa → nam châm v nh cửu V t liệu từ mềm (soft magnetic) là vật liệu sắt từ, "mềm" về phương diện từ hóa và khử từ, có nghĩa là dễ từ hóa và dễ khử từ → nam châm điện Tinh thể bị khuyết tật hoặc không tinh khiết có thể làm giảm khả năng di chuyển của các domain VD:... hạn), vật liệu s chuyển từ trạng thái đa domain sang đơn domain (mỗi hạt s là một domain) Năng lượng nhiệt sẽ phá vỡ sự định hướng của các moment từ, hệ hạt sẽ đạt trạng thái hỗn loạn như chất thuận từ Khi áp từ trường ngoài, vật liệu đáp ứng nhanh tạo độ từ hóa bão hòa lớn Độ từ hóa bão hòa cao Độ từ dư Mr = 0 25 Siêu dẫn (superconductor) là hiện tượng vật liệu dẫn điện mà không có sự xuất hiện của. .. mômen từ này sẽ b quay theo từ ng ngoài, làm cho c m ứng từ tổng c ng trong chất t ng lên 13 Sắt từ là các chất có từ tính mạnh, hay khả năng hưởng ứng mạnh dưới tác dụng của từ trường ngoài, mà tiêu biểu là sắt (Fe) Ví dụ: kim loại chuyển tiếp (Fe, Co, Ni), kim loại đất hiếm (Gd, Nd), etc Liên quan đến electron độc thân phân lớp 3d và 4f Cấu trúc đa tinh thể Bề mặt Al Bề mặt BaTiO3 15 Vật liệu sắt từ. .. vùng không gian nhỏ có các moment từ được sắp xếp trật tự (cùng chiều) Các vùng này g i là domain, gi a các domain là đường ranh giới Từ tính của vật liệu là tổng từ tính (theo vector) của các domain 16 Khi áp từ trường ngoài H vào VL sắt từ, các domain có khuynh hướng sắp xếp theo hướng từ trường, làm tăng B và M Khi H đủ lớn, tất cả các domain đều sắp xếp theo hướng từ trường ngoài, B và M t đến giá... (TC), electron di chuyển theo từ trường (magnetic levitation), vượt qua sự cản trở của các nút mạng 27 Máy biến thế Động cơ điện Máy phát điện 28 nhiệt cục bộ: bếp từ 29 Mã hóa dữ liệu theo bit (0 1) dựa vào chiều của moment từ mỗi domain ng dụng làm ỗ đĩa (hard disk drive) HCP cobalt–chromium alloy Tàu điện chạy trên đệm từ trường 31 dụng hạt nano từ tính: Tách, thu hồi chất Dẫn truyền thuốc ...11 Là các chất không có mômem từ (nhóm phi từ) Khi t vào từ tr ngoài trong các phân t sẽ xuất hi n dòng điện ph và t o ra từ tr ng c chiều từ tr Ví dụ các khí hiếm ng ng phụ ng ngoài e, Ne, Ar, Kr, ), các ion có các lớp electron giống khí hiếm, kim loại (Bi, Zn, Ag, Cu, Pb), H2O, NaCl, SiO2, S, C et al 12 Thu n t là nh ng ch t có từ tính y u (nhóm phi t ), các moment t s... 17 VD: Tính độ từ hóa bão hòa Ms và mật độ từ bão hòa Bs của Niken biết dNi = 8,90 g/cm3 Giải: với Ni 18 Khi từ trường ngoài H thay đổi, các domain có khuynh hướng sắp xếp theo hướng mới Tuy nhiên, sự sắp xếp này chậm có thể gây nên hiện tượng trễ (hysteresis) 19 Khi H đạt đến giá trị 0 một vài domain vẫn còn duy trì sự sắp xếp theo hướng trước đó tạo nên độ từ hóa dư (remanence) Mr Khi độ từ hóa ... trạng thái từ tính xảy vật liệu từ, mà chất biểu tính chất giống chất thuận từ ảy với chất sắt từ ferri từ Khi kích thước hạt đủ nhỏ (< Dc – kích thước tới hạn), vật liệu s chuyển từ trạng thái... (µr i 5. 10-6) → µo → µr > → >0 Vật liệu s t từ (ferromagnetic): µ µo → µr (µr 106) → Vật liệu feri từ (ferrimagnetic): 0, nh vật liệu sắt từ Vật liệu ph... (t ng moment từ đơn vị thể tích) →M= H : từ cảm vật liệu µ = µo.(1 + ) So sánh mật độ từ điều kiện chân không có đặt vật liệu Dựa vào xếp khác moment từ mà vật liệu có tính chất từ khác !! 10