Βασική γνώση
ID 15
Μαγνητικός όρος Magnetocrystalline anisotropy - Μαγνητοκρυσταλλική ανισοτροπία
Εικόνα
Βίντεο Μαγνητοκρυσταλλική ανισοτροπία σε ενώσεις Ce από τον Arumugam Thamizhavel
Κείμενο

Στη φυσική, ένα σιδηρομαγνητικό υλικό λέγεται ότι έχει  μαγνητοκρυσταλλική ανισοτροπία  εάν χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να μαγνητιστεί σε ορισμένες κατευθύνσεις από ό, τι σε άλλες. Αυτές οι κατευθύνσεις σχετίζονται συνήθως με τους κύριους άξονες του κρυσταλλικού πλέγματος του. Είναι μια ειδική περίπτωση μαγνητικής ανισοτροπίας.

Αιτίες
Η αλληλεπίδραση στροφορμής-τροχιάς είναι η κύρια πηγή μαγνητοκρυσταλλικής ανισοτροπίας. Είναι βασικά η τροχιακή στροφορμή των ηλεκτρονίων που συνδυάζεται με το ηλεκτρικό πεδίο του κρυστάλλου και προκαλεί τη συμβολή της πρώτης τάξης στη μαγνητοκρυσταλλική ανισοτροπία. Η δεύτερη τάξη προκύπτει λόγω της αμοιβαίας αλληλεπίδρασης των μαγνητικών διπόλων. Αυτό το αποτέλεσμα είναι ασθενές σε σύγκριση με την αλληλεπίδραση ανταλλαγής και είναι δύσκολο να υπολογιστεί από τις βασικές αρχές, αν και έχουν γίνει ορισμένοι επιτυχημένοι υπολογισμοί.

Πρακτική συνάφεια
Η μαγνητοκρυσταλλική ανισοτροπία έχει μεγάλη επίδραση στις βιομηχανικές χρήσεις σιδηρομαγνητικών υλικών. Τα υλικά με υψηλή μαγνητική ανισοτροπία έχουν συνήθως υψηλό συνεκτικό πεδίο, δηλαδή είναι δύσκολο να απομαγνητιστούν. Αυτά ονομάζονται "σκληρά" σιδηρομαγνητικά υλικά και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μόνιμων μαγνητών. Για παράδειγμα, η υψηλή ανισοτροπία των μετάλλων σπανίων γαιών είναι κυρίως υπεύθυνη για τη δύναμη των μαγνητών σπανίων γαιών. Κατά την κατασκευή μαγνητών, ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο ευθυγραμμίζει τους μικροκρυσταλλικούς κόκκους του μετάλλου έτσι ώστε οι «εύκολοι» άξονες μαγνήτισης να δείχνουν προς την ίδια κατεύθυνση, παγώνοντας ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο στο υλικό.

Από την άλλη πλευρά, για τα υλικά με χαμηλή μαγνητική ανισοτροπία τα οποία έχουν συνήθως χαμηλό συνεκτικό πεδίο, η μαγνήτισή τους είναι εύκολο να αλλάξει. Αυτά τα υλικά ονομάζονται "μαλακοί" σιδηρομαγνήτες και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μαγνητικών πυρήνων για μετασχηματιστές και επαγωγείς. Η μικρή ενέργεια που απαιτείται για τη στροφή της κατεύθυνσης της μαγνήτισης ελαχιστοποιεί τις απώλειες πυρήνα, ενέργεια που διαχέεται στον πυρήνα του μετασχηματιστή όταν το εναλλασσόμενο ρεύμα αλλάζει κατεύθυνση.

Θερμοδυναμική θεωρία
Η ενέργεια της μαγνητοκρυσταλλικής ανισοτροπίας αναπαρίσταται γενικά ως διαστολή στις δυνάμεις των συνημίτονων κατεύθυνσης της μαγνήτισης. Το διάνυσμα μαγνήτισης μπορεί να γραφτεί  M  =  Ms (α, β, γ), όπου  Ms  είναι η μαγνήτιση κορεσμού. Λόγω της συμμετρίας αντιστροφής του χρόνου, επιτρέπονται μόνο οι δυνάμεις των συνημίτονων. Οι μη μηδενικοί όροι στην διαστολή εξαρτώνται από το κρυσταλλικό σύστημα ( π.χ. , κυβικό ή εξαγωνικό). Η  σειρά  ενός όρου στην διαστολή είναι το άθροισμα όλων των εκθετών των συστατικών μαγνήτισης,  π.χ. , το  α β  είναι δεύτερης τάξης.

Εικόνα
Πηγή βίντεο https://www.youtube.com/watch?v=coHeglfnO0k
Πηγή κειμένου https://encyclopedia.thefreedictionary.com/Magnetocrystalline+Anisotropy