| Materiaali | T C ( K ) |
|---|---|
| Co | 1,388 |
| Fe | 1,043 |
| Fe 2 B | 1,015 |
| Sm Co 5 | 995 |
| Fe 3 O 4 | 858 |
| Ni Fe 2 O 4 | 858 |
| Cu Fe 2 O 4 | 728 |
| Mg Fe 2 O 4 | 713 |
| MnBi | 630 |
| Cu 2 Mn Al | 630 |
| Tai | 627 |
| MnSb | 587 |
| Nd 2 Fe 14 B | 585 |
| Mn B | 578 |
| Mn Fe 2 O 4 | 573 |
| Y 3 Fe 5 O 12 | 560 |
| Cu 2 Mn sisään | 500 |
| CrO 2 | 386 |
| MnAs | 318 |
| Gd | 292 |
| Au 2 Mn Al | 200 |
| Dy | 88 |
| EuO | 69 |
| CrI 3- yksikerroksinen | 45 |
| CrBr 3 | 37 |
| EuS | 16.5 |
| GdCl 3 | 2.2 |
Curie lämpötila (tai Curie kohta ), joka on ferromagneettista tai ferrimagneettisesta materiaalista on lämpötila T C , jolla materiaali menettää sen pysyvä magnetoinnin . Materiaali muuttuu paramagneettiseksi . Tämän ilmiön löysi ranskalainen fyysikko Pierre Curie vuonna 1895.
Magnetointi pysyvä johtuu linjaus magneettiset momentit . Curie-lämpötilan yläpuolella oleva magneettinen herkkyys voidaan sitten laskea Curie-Weiss-lain perusteella , joka johtuu Curie-laista .
Analogisesti puhumme myös Curie-lämpötilasta ferrosähköiselle materiaalille . Sitten se määrittää lämpötilan, jossa materiaali menettää pysyvän polarisaationsa . Tämä lämpötila on yleensä merkitty dielektrisen vakion maksimilla .
Omien kiertoradan ja pyörimismagneettisten momenttien kautta elektronit, kuten atomin ydin, myötävaikuttavat atomin kokonaismagneettiseen momenttiin. Ytimen magneettinen momentti μ n on kuitenkin vähäpätöinen verrattuna sähköiseen osuuteen, kun μ n << μ r ( μ n ~ 5 × 10 −27 A m 2 ja μ r on sama suuruusluokka kuin Bohrin magnetonilla, ts. ~ 10 −23 A m 2 ). Vuonna ferromagneettinen , paramagneettinen , ferrimagneettinen ja antiferromagneettinen materiaalit , magneettiset momentit tilataan, koska läsnäolo vaihdon vuorovaikutuksen. Terminen sekoitus lisää elektronien energiaa aiheuttaen Brownin liikkeen aiheuttaman häiriön ja magneettisen järjestyksen katoamisen.
Materiaalit ferromagneettinen , paramagneettinen , ferrimagneettinen ja antiferromagneettinen on erilaiset luontaiset magneettiset momentit. Materiaali muuttaa magneettisia ominaisuuksiaan tietyssä Curie-lämpötilassa. Esimerkiksi siirtyminen antiferromagneettinen tilasta paramagneettiset tilaan (tai päinvastoin ) tapahtuu néelin lämpötila T N , joka on analoginen Curie lämpötila.
Luettelo mahdollisista vaihesiirtymistä:
| Alle T C | Edellä T C |
|---|---|
| Ferromagneettinen | ↔ Paramagneettinen |
| Ferrimagneettinen | ↔ Paramagneettinen |
| T N: n alapuolella | T N: n yläpuolella |
| Antiferromagneettinen | ↔ Paramagneettinen |
Ferromagneettisuus : Ferromagneettisen materiaalin magneettimomentit ovat järjestettyjä ja saman suuruusluokan ilman ulkoista magneettikenttää.
Paramagnetismi : paramagneettisen materiaalin magneettimomentit ovat häiriintyneitä ulkoisen magneettikentän puuttuessa ja järjestyvät ulkoisen magneettikentän läsnä ollessa.
Ferrimagneettisuus : Ferrimagneettisen materiaalin magneettimomentit kohdistuvat päinvastoin eri suuruusluokkiin niiden rakenteen vuoksi ilman ulkoisen magneettikentän puuttumista.
Antiferromagnetismi : Ulkoisen magneettikentän puuttuessa antiferromagneettisen materiaalin magneettimomentit ovat linjassa ja vastakkaisia samojen standardien kanssa.
Curie-piste kuvaa siis vaihemuutosta kahden magneettisen tilan välillä:
Kahden tilan välinen siirtymä on palautuva .
Komposiittimateriaali on valmistettu useista materiaaleista, joilla on erilaiset ominaisuudet, jotka voivat muuttaa Curie lämpötila. Magneettisten momenttien kohdistus komposiittimateriaalissa vaikuttaa Curie-lämpötilaan. Jos nämä hetket ovat samansuuntaisia, Curie-lämpötila nousee. Päinvastoin, jos ne ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden, se vähenee, koska suuntauksen tuhoaminen vaatii enemmän tai vähemmän lämpöenergiaa. Komposiittimateriaalin valmistaminen eri lämpötiloissa voi johtaa erilaisiin koostumuksiin, joilla on erilaiset Curie-lämpötilat. Doping voi myös muuttaa sitä.
Nanokomposiittimateriaalin tiheys muuttaa Curie-lämpötilaa. Nanokomposiitit ovat pienikokoisia pienikokoisia rakenteita. Näillä rakenteilla voi olla erilaiset Curie-lämpötilat, mutta itse materiaalilla on vain yksi, mediaani kaikkien siinä olevien rakenteiden keskiarvoon nähden. Suurempi rakenteiden tiheys matalalla Curie-lämpötilalla johtaa matalampaan mediaaniseen Curie-lämpötilaan ja päinvastoin suurempaan rakenteiden tiheyteen korkeassa Curie-lämpötilassa. Ulottuvuuden ulkopuolella Curie-lämpötila nousee, koska magneettimomentit tarvitsevat enemmän lämpöenergiaa kompensoidakseen tilatun rakenteen energian.
Curie-lämpötila muuttuu materiaalin hiukkaskoon mukaan. Nanohiukkasten pieni koko tekee elektronisten pyörien vaihtelusta tärkeämmän. Curie-lämpötila laskee siis yhtäkkiä, kun hiukkasten koko pienenee, koska vaihtelu aiheuttaa häiriötä materiaalin rakenteessa. Hiukkasten koko vaikuttaa myös materiaalin anisotropiaan , mikä vaikuttaa jälkimmäisen magneettisten momenttien suuntaukseen.
Curie lämpötila nanohiukkasten vaikuttaa myös rakennetta kidehilan . Esimerkiksi kuutiokeskeisillä (CC), kasvokeskeisillä kuutioilla (CFC) ja kuusikulmaisilla hiloilla on kaikilla erilaiset Curie-lämpötilat johtuen naapurimagneettisten momenttien erilaisesta vuorovaikutuksesta. CFC: llä ja kuusikulmaisilla ristikoilla on pienemmät rakenteet kuin DC-ristikolla, ja siksi korkeammat Curie-lämpötilat, koska magneettisten momenttien välinen vuorovaikutusvaikutus on suurempi pienemmissä rakenteissa. Tätä kutsutaan koordinaatioindeksiksi, joka vastaa lähimpien naapuriatomien määrää kiteisessä rakenteessa. Kompakteissa rakenteissa pinnan koordinaatioindeksi on suurempi, mikä lisää materiaalin magneettisten momenttien välistä vuorovaikutusta. Vaikka hiukkasten vaihtelut voivat olla erittäin pieniä, ne ovat hyvin riippuvaisia kiteestä, koska ne reagoivat lähimpien naapurihiukkasten kanssa. Vaihtovuorovaikutukset vaikuttavat myös vaihteluihin, jolloin rinnakkaisia magneettimomentteja suositaan ja siten vähemmän häiriöitä. Kompaktimpi kristallirakenne aiheuttaa siten korkeamman Curie-lämpötilan.
Paine muuttaa materiaalin Curie-lämpötilaa. Kasvu paineen on kidehilan vähentää äänenvoimakkuutta järjestelmän. Paine vaikuttaa suoraan elektronien kineettiseen energiaan , koska niiden siirtymän kasvu häiritsee magneettisten momenttien järjestystä.
Paine vaikuttaa myös elektronisten tilojen tiheyteen . Tilan tiheyden pieneneminen aiheuttaa myös järjestelmässä olevien vapaiden elektronien määrän vähenemisen. Tämä johtaa magneettimomenttien määrän vähenemiseen, koska ne riippuvat elektronisista kierroksista. Voisi siis ajatella, että tämän vuoksi Curien lämpötila laskee, kun todellisuudessa se nousee. Tämä on seurausta vaihtovuorovaikutuksista , jotka edistävät magneettisten momenttien rinnakkaista suuntausta. Tämä ilmiö korostuu sitä enemmän, kun kideverkon tilavuus pienenee. Tämä osoittaa, että Curie-lämpötila laskee paineen kasvaessa.
On myös mielenkiintoista, että hiukkasten pitoisuus vaikuttaa myös Curie-lämpötilaan, kun materiaaliin kohdistetaan painetta. Tämä voi johtaa Curie-lämpötilan laskuun, kun pitoisuus on yli tietyn prosenttiosuuden.
Atomiorbitaalien muoto muuttaa myös materiaalin Curie-lämpötilaa. Sitä voidaan hallita soveltamalla muodonmuutosta . Elektronien läsnäolon todennäköisyyden hallinta antaa mahdollisuuden muuttaa Curie-lämpötilaa. Esimerkiksi, vapaat elektronit voidaan siirtää samassa kidetason soveltamalla kanta hilan.
Sitten huomaamme, että Curie-lämpötila nousee merkittävästi, elektronit tiivistyvät yhteen samalla kristallitasolla. Heidän on pakko tasata takia vaihtoon vuorovaikutusten ja siksi vahvuus magneettiset momentit kasvaa.
Maa koostuu materiaaleista, joiden joidenkin pinnalla on ferromagneettisia ominaisuuksia. Siksi on olemassa syvyys, josta nämä materiaalit menettävät ferromagneettisen luonteensa ja muuttuvat paramagneettisiksi. Niistä aineista, jotka muodostavat maapallon, mahdollisesti ferromagneettiset materiaalit ovat rauta-nikkeli, että ytimen ja eri oksidien ja kiviä , että kuori ja vaippa , joista tärkein, kvantitatiivisesti, on magnetiitti Fe 3 O 4. Keskimääräinen lämpötila ulomman ytimen ollessa noin 4000 ° C: ssa, rautaa, joka tekee 85% on paramagneettinen vaiheessa. Sama koskee nikkeliä, joka muodostaa 5% maan ytimestä. Sisäydin on vielä korkeampi lämpötila ( 6000 ° C ). Vaipassa on jäljellä magnetiitti, jonka on muututtava vaiheen tietyllä syvyydellä.
Maan sisäpuolella Curie-piste saavutetaan suhteellisen matalissa syvyydessä kuoressa tai ylemmän vaipan uloimmilla alueilla . Esimerkiksi Iberian niemimaalla ja sen marginaaleilla Curie-pisteen syvyys (CPD, Curie-pisteen syvyys ) vaihtelee välillä 17 ja 29 km . Tämä syvyys, samanlainen kuin 580 ° C: n isotermi , voidaan laskea geomagneettisten mittausten perusteella (tämä on magneettisten poikkeavuuksien lattia , joka voidaan rekonstruoida 3D-muodossa geomagneettisen kentän mittauksista ).
Vastaavasti ferromagneettisten ja paramagneettisten materiaalien kanssa termiä Curie-lämpötila käytetään myös osoittamaan lämpötilaa, jossa ferrosähköisestä materiaalista tulee paraelektrinen .
T C on lämpötila, jossa ferrosähköiset materiaalit menettävät spontaanin polarisaationsa käydessään läpi ensimmäisen tai toisen asteen vaihemuutoksen, ts. Materiaalin sisäinen rakenne tai sisäinen symmetria muuttuu.
| Alle T C | Edellä T C |
|---|---|
| Ferrosähköinen | ↔ Dielektrinen (paraelektrinen) |
Kaikki ferrosähköiset materiaalit ovat pyroelektrisiä, ja siksi niiden kiteinen rakenne johtuu spontaanista sähköpolarisaatiosta.
Ferrosähköisten materiaalien polarisaatio on hystereesisyklin alainen (kuva 1). Kun käytetään sähkökenttää, ferroelektristen domeenien osuus, jotka on suunnattu samaan suuntaan kuin ulkoinen kenttä, kasvaa, mikä aiheuttaa polarisaation lisääntymisen. Kun kenttä poistetaan, polarisaatio pysyy. Hystereesisykli riippuu lämpötilasta: kun se saavuttaa T C: n , sykli antaa tien käyrälle, joka edustaa dielektristä polarisaatiota (kuva 2).
Lämpötilan aiheuttamaa ferromagneettista-paramagneettista siirtymää käytetään magneettisen optisen tallennuksen alalla tietojen poistamiseen ja kirjoittamiseen. Yksi esimerkki on muotoa MD on Sonyn tai formaatissa vanhentunut CD-MO . Muita käyttötarkoituksia ovat lämpötilan säätö juotosraudoissa ja riisikeittimissä sekä kierroslukumittareiden magneettikentän vakauttaminen lämpötilan vaihteluiden edessä.