चुंबकीय अनिसोट्रॉपी

द्रवित पदार्थ भौतिकी में, अनिसोट्रॉपी बताती है कि दिशा के आधार पर किसी वस्तु के चुंबकीय गुण कैसे भिन्न हो सकते हैं। सबसे सरल स्थिति में, किसी वस्तु के चुंबकीय क्षण के लिए कोई वरणात्मक दिशा नहीं होती है। यह एक प्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र का उसी तरह से उत्तर देगा, भले ही क्षेत्र किस

भी दिशा में प्रयुक्त हो। इसे चुंबकीय समदैशिकता के रूप में जाना जाता है। इसके विपरीत, चुंबकीय रूप से अनिसोट्रॉपी सामग्री को चुम्बकित करना सरल या कठिन होगा, जिसके आधार पर वस्तु को क्रमावर्तित किया जाता है।

अधिकांश चुंबकीय अनिसोट्रॉपी सामग्रियों के लिए, सामग्री को चुंबकीय करने के लिए दो सबसे आसान दिशाएं हैं, जो कि 180 डिग्री घूर्णन हैं। इन दिशाओं के समानांतर रेखा को आसान अक्ष कहा जाता है। दूसरे शब्दों में, आसान अक्ष सहज चुंबकीयकरण की ऊर्जावान रूप से अनुकूल दिशा है। चूंकि एक आसान धुरी के साथ दो विपरीत दिशाएं सामान्यतः चुंबकीयकरण के लिए समान रूप से आसान होती हैं, चुंबकीयकरण की वास्तविक दिशा आसानी से किसी भी दिशा में व्यवस्थित हो सकती है, जो सहज समरूपता तोड़ने का एक उदाहरण है।

लोह चुंबकीय में हिस्टैरिसीस के लिए चुंबकीय अनिसोट्रॉपी एक पूर्वापेक्षा है: इसके बिना, एक लोह चुंबकीय सुपरपरामैग्नेटिक है।

स्रोत

चुंबकीय अनिसोट्रॉपी कई अलग-अलग कारणों से हो सकती है। एक ही कारण होने के अतिरिक्त, किसी वस्तु के समग्र चुंबकीय अनिसोट्रॉपी को अधिकांशतः इन विभिन्न कारकों के संयोजन द्वारा समझाया जाता है:

चुंबकक्रिस्टली अनिसोट्रॉपी

एक क्रिस्टल की परमाणु संरचना चुंबकीयकरण के लिए अधिमान्य दिशाओं का परिचय देती है।

आकार अनिसोट्रॉपी

जब कोई कण पूरी तरह से गोलाकार नहीं होता है, तो विचुम्बकीकरण क्षेत्र सभी दिशाओं के लिए समान नहीं होगा, जिससे एक या अधिक आसान अक्ष बनते हैं।

चुंबकप्रत्यास्थ अनिसोट्रॉपी

दबाव चुंबकीय व्यवहार को बदल सकता है, जिससे चुंबकीय अनिसोट्रॉपी हो सकती है।

विनिमय अनिसोट्रॉपी

तब होता है जब प्रति-लौहचुंबकीय औरलौह-चुंबकीय भौतिक पारस्परिक व्यवहार करते हैं।

आणविक स्तर पर

चुंबकीय अनिसोट्रॉपी और एनओई उदाहरण

एक बेंजीन रिंग (ए), एल्केन (बी), कार्बोनिल (सी), एल्केनी (डी), और एक अधिक जटिल अणु (ई) के चुंबकीय अनिसोट्रॉपी को चित्र में दिखाया गया है। इनमें से प्रत्येक असंतृप्त कार्यात्मक समूह (A-D) एक छोटा चुंबकीय क्षेत्र बनाता है और इसलिए कुछ स्थानीय अनिसोट्रोपिक क्षेत्र (शंकु के रूप में दिखाए गए) जिसमें परिरक्षण प्रभाव और रासायनिक बदलाव असामान्य हैं। बिसाज़ो यौगिक (ई) दर्शाता है कि निर्दिष्ट प्रोटॉन {एच} एज़ो समूहों के फोटोआइसोमेराइज़ेशन स्थिति के आधार पर विभिन्न रासायनिक पारियों में प्रकट हो सकता है। ट्रांस आइसोमर प्रोटॉन {एच} को बेंजीन रिंग के शंकु से दूर रखता है, इसलिए चुंबकीय अनिसोट्रॉपी मौजूद नहीं है। जबकि सीआईएस फॉर्म प्रोटॉन {एच} को शंकु के आसपास रखता है, इसे ढाल देता है और इसकी रासायनिक पारी को कम करता है। यह घटना परमाणु ओवरहाउसर प्रभाव (एनओई) इंटरैक्शन (लाल रंग में दिखाया गया) का एक नया सेट सक्षम करती है जो पहले से मौजूद लोगों (नीले रंग में दिखाया गया) के अतिरिक्त अस्तित्व में आती है।

एकल-डोमेन चुंबक

मान लीजिए कि फेरोमैग्नेट सख्त अर्थों में एकल-डोमेन है: चुम्बकीयकरण एक समान है और एकसमान में घूमता है। अगर चुंबकीय क्षण है ${\boldsymbol {\mu }}$ और कण का आयतन है $V$चुंबकीयकरण है $\mathbf {M} ={\boldsymbol {\mu }}/V=M_{s}\left(\alpha ,\beta ,\gamma \right)$, जहाँ $M_{s}$ संतृप्ति चुंबकीयकरण है और $\alpha ,\beta ,\gamma$ दिशा कोसाइन (इकाई सदिश के घटक) हैं $\alpha ^{2}+\beta ^{2}+\gamma ^{2}=1$. चुंबकीय अनिसोट्रॉपी से जुड़ी ऊर्जा विभिन्न तरीकों से दिशा कोसाइन पर निर्भर हो सकती है, जिनमें से सबसे आम नीचे चर्चा की गई है।

एकाक्षीय

एकाक्षीय अनिसोट्रॉपी वाले एक चुंबकीय कण में एक आसान अक्ष होता है। यदि आसान अक्ष में है $z$ दिशा, अनिसोट्रॉपी ऊर्जा को रूपों में से एक के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:

$E=KV\left(1-\gamma ^{2}\right)=KV\sin ^{2}\theta ,$

जहाँ $V$ मात्रा है, $K$ अनिसोट्रॉपी स्थिरांक, और $\theta$ आसान अक्ष और कण के चुंबकीयकरण के बीच का कोण थीटा है। जब आकार अनिसोट्रॉपी को स्पष्ट रूप से प्रतीक माना जाता है ${\mathcal {N}}$ का उपयोग अक्सर अनिसोट्रॉपी स्थिरांक को इंगित करने के लिए किया जाता है $K$. व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले स्टोनर-वोल्फ़र्थ मॉडल में, अनिसोट्रॉपी एकाक्षीय है।

त्रि अक्षीय

त्रिकोणीय अनिसोट्रॉपी के साथ एक चुंबकीय कण में अभी भी एक आसान अक्ष है, लेकिन इसमें एक कठोर अक्ष (अधिकतम ऊर्जा की दिशा) और एक मध्यवर्ती अक्ष (ऊर्जा में एक काठी बिंदु से जुड़ी दिशा) भी है। निर्देशांक चुने जा सकते हैं ताकि ऊर्जा का रूप हो

$E=K_{a}V\alpha ^{2}+K_{b}V\beta ^{2}.$

अगर $K_{a}>K_{b}>0,$ आसान धुरी है $z$ दिशा, मध्यवर्ती अक्ष है $y$ दिशा और कठोर अक्ष है $x$ दिशा है।

घन

क्यूबिक अनिसोट्रॉपी वाले एक चुंबकीय कण में अनिसोट्रॉपी पैरामीटर के आधार पर 3 या 4 आसान अक्ष होते हैं, जो ऊर्जा का रूप है।

$E=KV\left(\alpha ^{2}\beta ^{2}+\beta ^{2}\gamma ^{2}+\gamma ^{2}\alpha ^{2}\right).$

अगर $K>0,$ आसान अक्ष हैं $x,y,$ और $z$ अक्षों पर अगर $K<0,$ 4 आसान अक्षों की विशेषता है $x=\pm y=\pm z$.

यह भी देखें

• प्रतिदीप्ति अनिसोट्रॉपी

अग्रिम पठन

• Tyablikov, S. V. (1995). Methods in the Quantum Theory of Magnetism (Translated to English) (1st ed.). Springer. ISBN 978-0-306-30263-3.