Anizotropia magnetyczna

Anizotropia magnetyczna – zależność (anizotropia) podatności magnetycznej w kierunku prostopadłym i równoległym do osi symetriiSzablon:R. Z własnością tą związany jest superparamagnetyzmSzablon:R.

Źródła anizotropii magnetycznejSzablon:R:

• anizotropia jedno-jonowa,
• anizotropia magnetokrystaliczna – wynikająca z istnienia pola krystalicznego i sprzężeniem spin-orbita w lokalnej strukturze krystalograficznejSzablon:R,
• anizotropia kształtu i powierzchni (powierzchniowa) – powodowana magnetycznym oddziaływaniem dipolowym o charakterze dalekozasięgowym, zależnym od granic i kształtu materiału. Wymusza ona kierunek namagnesowania równoległy do powierzchni,
• anizotropia oddziaływań wymiennych – powodowana przez konkurencyjność oddziaływań wymiennych rdzeni ferromagnetycznych i antyferromagnetycznych powłok tlenkowych. Odkryta w 1956 przez Meiklejohna i Beana dla małych cząstek kobaltu na powierzchni tlenku kobaltuSzablon:R,
• anizotropia magnetoelastyczna – wynikająca z odkształceń sieci krystalicznej i naprężeń wewnętrznych (magnetostrykcja)Szablon:R.

Kryształy

W materiałach krystalicznych objawia się tym, że materiał posiada osie krystalograficzne wzdłuż których przemagnesowanie odbywa się łatwiej niż w innych. Są to kierunki łatwego namagnesowaniaSzablon:R. Przy nieobecności pola magnetycznego momenty magnetyczne materiału układają się wzdłuż niejSzablon:R.

Dla kryształu regularnego energia anizotropii na jednostkę objętości ma postaćSzablon:R:

$E_k=K_1({\alpha }_1^2{\alpha }_2^2+{\alpha }_2^2{\alpha }_3^2+{\alpha }_3^2{\alpha }_1^2)+K_2({\alpha }_1^2{\alpha }_2^2{\alpha }_3^2),$

gdzie:

$K_1,$ $K_2$ – stałe anizotropii,

$\alpha$ – kosinusy kierunkowe wektora namagnesowania względem odpowiednich kierunków krystalograficznych.

Dla kryształu o strukturze heksagonalnej z wyróżnionym jednym łatwym kierunkiem namagnesowania energia anizotropii wynosiSzablon:R:

$E_k=K_1^{\text{'}}{\sin }^2\theta +K_2^{\text{'}}{\sin }^4\theta ,$

gdzie:

$\theta$ – kąt pomiędzy namagnesowaniem a osią c.

Model Stonera-Wohlwartha

Układy cienkowarstwowe o anizotropii jednoosiowej (z jednym łatwym kierunkiem namagnesowania) dobrze opisuje model przemagnesowania Stonera-Wohlwartha. Zakłada ona, że materiał ferromagnetyczny składa się z jednej domeny magnetycznej. Zakłada również koherentną rotację namagnesowania całej warstwy (wszystkie momenty magnetyczne są zawsze do siebie równoległe). Warstwę magnetyczną przybliża elipsoida obrotowaSzablon:R.