Domini magnetici
L’ordinamento microscopico degli spin elettronici caratteristico dei materiali ferromagnetici porta alla formazione di regioni di allineamento magnetico chiamate domini.
L’implicazione principale dei domini è che nei materiali ferromagnetici c’è già un alto grado di magnetizzazione all’interno dei singoli domini, ma che in assenza di campi magnetici esterni questi domini sono orientati in modo casuale. Un modesto campo magnetico applicato può causare un maggior grado di allineamento dei momenti magnetici con il campo esterno, dando una grande moltiplicazione del campo applicato.
Queste illustrazioni di domini sono solo concettuali e non intendono dare una scala accurata delle dimensioni o della forma dei domini. L’evidenza microscopica sulla magnetizzazione indica che la magnetizzazione netta dei materiali ferromagnetici in risposta a un campo magnetico esterno può effettivamente verificarsi più per la crescita dei domini paralleli al campo applicato a scapito di altri domini piuttosto che per il riorientamento dei domini stessi come implicito nel disegno.
Alcune delle prove più dirette che abbiamo sui domini vengono dall’imaging dei domini in cristalli singoli di materiali ferromagnetici. Gli schizzi di cui sopra sono dopo Young e sono adattati da immagini ingrandite di confini di dominio in cristalli singoli di nichel. Essi suggeriscono che l’effetto dei campi magnetici esterni è quello di causare i confini del dominio per spostare a favore di quei domini che sono paralleli al campo applicato. Non è chiaro come questo si applichi ai materiali magnetici di massa che sono policristallini. Tenete a mente il fatto che i campi magnetici interni che provengono dall’ordinamento a lungo raggio degli spin degli elettroni sono molto più forti, a volte centinaia di volte più forti, dei campi magnetici esterni necessari per produrre questi cambiamenti nell’allineamento dei domini. La moltiplicazione effettiva del campo esterno che può essere ottenuta dall’allineamento dei domini è spesso espressa in termini di permeabilità relativa.
I domini possono essere resi visibili con l’uso di sospensioni colloidali magnetiche che si concentrano lungo i confini del dominio. I confini dei domini possono essere ripresi dalla luce polarizzata e anche con l’uso della diffrazione degli elettroni. L’osservazione del movimento dei confini dei domini sotto l’influenza di campi magnetici applicati ha aiutato nello sviluppo di trattamenti teorici. È stato dimostrato che la formazione dei domini minimizza il contributo magnetico all’energia libera.