Βασική γνώση
ID 31
Μαγνητικός όρος Domain wall - Τοιχώματα μαγνητικών περιοχών
Εικόνα
Βίντεο Οι μαγνητικές περιοχές αλλάζουν το μέγεθός τους από τις κινήσεις των τοιχωμάτων των μαγνητικών περιοχών σε μη προσανατολισμένο ηλεκτρικό χάλυβα.
Κείμενο

Τα τοιχώματα μαγνητικών περιοχών είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στη φυσική και μπορεί να έχει παρόμοιες σημασίες στον μαγνητισμό, την οπτική ή τη θεωρία χορδών. Όλα αυτά τα φαινόμενα μπορούν να περιγραφούν γενικά ως τοπολογικά μονότονα που εμφανίζονται κάθε φορά που μια διακριτή συμμετρία σπάει αυθόρμητα.

Στο μαγνητισμό, το τοίχωμα των μαγνητικών περιοχών είναι μια διεπαφή που χωρίζει μαγνητικούς τομείς. Είναι μια μετάβαση μεταξύ διαφορετικών μαγνητικών ροπών και συνήθως υφίσταται γωνιακή μετατόπιση 90 ° ή 180 °. Ένα τοίχωμα μαγνητικών περιοχών είναι ένας σταδιακός αναπροσανατολισμός μεμονωμένων ροπών σε μια πεπερασμένη απόσταση. Το πάχος του τοιχώματος  των μαγνητικών περιοχών εξαρτάται από την ανισοτροπία του υλικού, αλλά κατά μέσο όρο εκτείνεται σε περίπου 100-150 άτομα.

Η ενέργεια ενός τοιχώματος μαγνητικών περιοχών είναι απλώς η διαφορά μεταξύ των μαγνητικών ροπών πριν και μετά τη δημιουργία του τοιχώματος  μαγνητικών περιοχών. Αυτή η τιμή εκφράζεται συνήθως ως ενέργεια ανά μονάδα εμβαδού τοίχου.

Το πλάτος του τοιχώματος των μαγνητικών περιοχών ποικίλλει λόγω των δύο αντίθετων ενεργειών που το δημιουργούν: της μαγνητοκρυσταλλικής ανισοτροπικής ενέργειας και της ενέργειας ανταλλαγής, και οι δύο τείνουν να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερες ώστε να βρίσκονται σε ευνοϊκότερη ενεργειακή κατάσταση. Η ενέργεια ανισοτροπίας είναι η χαμηλότερη όταν οι μεμονωμένες μαγνητικές ροπές ευθυγραμμίζονται με τους άξονες του κρυσταλλικού πλέγματος μειώνοντας έτσι το πλάτος του τοιχώματος της περιοχής. Αντίστροφα, η ενέργεια ανταλλαγής μειώνεται όταν οι μαγνητικές ροπές ευθυγραμμίζονται παράλληλα μεταξύ τους και έτσι καθιστά το τοίχωμα παχύτερο, λόγω της απόκρουσης μεταξύ τους (όπου η αντιπαράλληλη ευθυγράμμιση θα τους έφερνε πιο κοντά, δουλεύοντας για τη μείωση του πάχους του τοιχώματος). Στο τέλος επιτυγχάνεται μια ισορροπία μεταξύ των δύο και το πλάτος του τοίχου των μαγνητικών περιοχών ορίζεται ως τέτοιο.

Ένας ιδανικός τοίχος μαγνητικών περιοχών θα ήταν εντελώς ανεξάρτητος από τη θέση, αλλά οι δομές δεν είναι ιδανικές και έτσι κολλάνε σε τοποθεσίες συμπερίληψης εντός του μέσου, επίσης γνωστές ως κρυσταλλογραφικά ελαττώματα. Αυτά περιλαμβάνουν ελλείποντα ή διαφορετικά (ξένα) άτομα, οξείδια, μονωτικά και ακόμη και τάσεις εντός του κρυστάλλου. Αυτό εμποδίζει το σχηματισμό τοιχωμάτων μαγνητικών περιοχών και επίσης εμποδίζει τη διάδοσή τους μέσω του μέσου. Επομένως απαιτείται μεγαλύτερο εφαρμοσμένο μαγνητικό πεδίο για να ξεπεραστούν αυτές οι θέσεις.

Σημειώστε ότι τα τοιχώματα των  μαγνητικών περιοχών είναι ακριβείς λύσεις σε κλασικές μη γραμμικές εξισώσεις μαγνητών (μοντέλο Landau – Lifshitz, μη γραμμική εξίσωση Schrödinger και ούτω καθεξής).

Εικόνα
Πηγή βίντεο https://youtu.be/qE_WoV2dYBY
Πηγή κειμένου https://en.wikipedia.org/wiki/Domain_wall_(magnetism)