क्यूरी तापमान

Figure 1. Below the Curie temperature, neighbouring magnetic spins align parallel to each other in ferromagnet in the absence of an applied magnetic field

Figure 2. Above the Curie temperature, the magnetic spins are randomly aligned in a paramagnet unless a magnetic field is applied

भौतिकी और पदार्थ विज्ञान में, क्यूरी तापमान (T_C) या क्यूरी बिंदु, वह तापमान होता है जिस पर उस पदार्थ का स्थायी चुम्बकत्व समाप्त हो जाता है, जिसे ज्यादातर स्थितियो में चुंबकीयकरण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। क्यूरी तापमान का नाम पियरे क्यूरी के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने दिखाया कि महत्वपूर्ण तापमान पर चुंबकत्व समाप्त हो जाता है।^[1]

चुंबकत्व का बल चुंबकीय आघूर्ण द्वारा किसी परमाणु के अंदर द्विध्रुवीय आघूर्ण पर निर्धारित होता है, जो कोणीय गति और इलेक्ट्रॉनों के स्पिन (भौतिकी) से उत्पन्न होता है। पदार्थो में आंतरिक चुंबकीय आघूर्ण की विभिन्न संरचनाएं होती हैं जो तापमान पर निर्भर करती हैं, क्यूरी तापमान वह महत्वपूर्ण बिंदु होता है जिस पर पदार्थ के आंतरिक चुंबकीय आघूर्ण दिशा बदलते हैं।

स्थायी चुंबकत्व चुंबकीय आघूर्ण की पंक्तिबद्धता के कारण होता है और प्रेरित चुंबकत्व तब बनता है जब अव्यवस्थित चुंबकीय आघूर्ण को किसी व्यावहारिक चुंबकीय क्षेत्र में संरेखित करने के लिए बाध्य कर दिया जाता है। तथा इस प्रकार चुंबकत्व की उत्पत्ति होती है। उदाहरण के लिए क्यूरी तापमान पर क्रम ित चुंबकीय आघूर्ण लोह चुंबकत्व में परिवर्तित होकर अव्यवस्थित हो जाते हैं इसे चित्र 1 में दर्शाया गया है और अनुचुंबकत्व, चित्र 2 में बन जाते हैं। उच्च तापमान चुंबक को कमजोर बनाते हैं, क्योंकि स्वतः चुंबकत्व केवल क्यूरी तापमान से नीचे होता है। क्यूरी तापमान के ऊपर चुंबकीय संवेदनशीलता की गणना क्यूरी-वीस नियम से की जाती है, जो क्यूरी के नियम से ली गई है।

लोह चुंबकीय और अनुचुंबकीय पदार्थो के सादृश्य में क्यूरी तापमान का उपयोग फेरोविद्युत् और पैराविद्युत् के बीच चरण संक्रमण को दर्शाने के लिए भी किया जाता है। इस संदर्भ में, अनुक्रम पैरामीटर विद्युत ध्रुवीकरण के रूप में होता है, जो क्यूरी तापमान से ऊपर तापमान बढ़ने पर परिमित मान से शून्य तक जाता है।

Curie temperature of materials^[2]^[3]^[4]
Material	Curie temperature (K)	°C	°F
Iron (Fe)	1043	770	1418
Cobalt (Co)	1400	1130	2060
Nickel (Ni)	627	354	669
Gadolinium (Gd)	292	19	66
Dysprosium (Dy)	88	−185.2	−301.3
Manganese bismuthide (MnBi)	630	357	674
Manganese antimonide (MnSb)	587	314	597
Chromium(IV) oxide (CrO₂)	386	113	235
Manganese arsenide (MnAs)	318	45	113
Europium oxide (EuO)	69	−204.2	−335.5
Iron(III) oxide (Fe₂O₃)	948	675	1247
Iron(II,III) oxide (FeOFe₂O₃)	858	585	1085
NiO–Fe₂O₃	858	585	1085
CuO–Fe₂O₃	728	455	851
MgO–Fe₂O₃	713	440	824
MnO–Fe₂O₃	573	300	572
Yttrium iron garnet (Y₃Fe₅O₁₂)	560	287	548
Neodymium magnets	583–673	310–400	590–752
Alnico	973–1133	700–860	1292–1580
Samarium–cobalt magnets	993–1073	720–800	1328–1472
Strontium ferrite	723	450	842

चुंबकीय आघूर्ण

चुंबकीय आघूर्ण परमाणु के भीतर स्थायी चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण के रूप में होते है जिसमें इलेक्ट्रॉन कोणीय गति और स्पिन के माध्यम से सम्मलित होते हैं^[5] संबंध μ_l = el/2m_e द्वारा दर्शाया गया है, जहां m_e इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान है, μ_l चुंबकीय आघूर्ण और l कोणीय गति के रूप में होते है; इस अनुपात को जाइरोमैग्नेटिक अनुपात कहा जाता है।

परमाणु में इलेक्ट्रॉन अपने स्वयं के कोणीय गति से और नाभिक के चारों ओर अपनी कक्षीय गति से चुंबकीय आघूर्ण का योगदान करते हैं। इलेक्ट्रॉनों से चुंबकीय आघूर्ण के विपरीत नाभिक से चुंबकीय आघूर्ण महत्वहीन होते हैं।^[6] थर्मल योगदान के परिणामस्वरूप उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के क्रम में बाधा आती है और द्विध्रुव के बीच संरेखण का भजन होता है।

लोहचुंबकीय, अनुचुंबकीय, फेरी चुम्बकत्व और प्रतिलोहचुंबकीय पदार्थो में भिन्न -भिन्न आंतरिक चुंबकीय आघूर्ण की संरचनाएं होती हैं। किसी पदार्थ के विशिष्ट क्यूरी तापमान ( $T C$ ), पर ये गुण बदलते हैं। प्रतिलोहचुंबकीय से अनुचुंबकीय की ओर या इसके विपरीत नील तापमान में ( $T N$ ) परिवर्तन होता है, जो क्यूरी तापमान के अनुरूप होता है।

Below $T C$	Above $T C$
Ferromagnetic	↔ Paramagnetic
Ferrimagnetic	↔ Paramagnetic
Below $T N$	Above $T N$
Antiferromagnetic	↔ Paramagnetic

Orientations of magnetic moments in materials
Ferromagnetism: The magnetic moments in a ferromagnetic material are ordered and of the same magnitude in the absence of an applied magnetic field.
Paramagnetism: The magnetic moments in a paramagnetic material are disordered in the absence of an applied magnetic field and ordered in the presence of an applied magnetic field.
Ferrimagnetism: The magnetic moments in a ferrimagnetic material have different magnitudes (due to the crystal containing two different types of magnetic ions^{[clarification needed]}) which are aligned oppositely in the absence of an applied magnetic field.
Antiferromagnetism: The magnetic moments in an antiferromagnetic material have the same magnitudes but are aligned oppositely in the absence of an applied magnetic field.

चुंबकीय आघूर्ण वाली पदार्थ जो क्यूरी तापमान पर गुणों को बदलती है

लोहचुंबकीय, अनुचुंबकीय, फेरी चुम्बकत्व और प्रतिलोहचुंबकीय संरचनाएं आंतरिक चुंबकीय आघूर्ण से बनी होती हैं। यदि संरचना के भीतर सभी इलेक्ट्रॉन जोड़े जाते हैं, तो ये आघूर्ण उनके विपरीत स्पिन और कोणीय संवेग के कारण निरसित हो जाते हैं। इस प्रकार प्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र के साथ इन पदार्थो में भिन्न -भिन्न गुण होते हैं और कोई क्यूरी तापमान नहीं होता है।^[7]^[8]

अनुचुंबकीय

अनुचुंबकीय पदार्थ अपने क्यूरी ताप से ऊपर ही होता है। अनुचुंबकीय पदार्थ गैर-चुंबकीय रूप में होते हैं, जब चुंबकीय क्षेत्र अनुपस्थित होता है और जब चुंबकीय क्षेत्र लागू होता है। जब कोई चुंबकीय क्षेत्र अनुपस्थित होता है, तो पदार्थ में अव्यवस्थित चुंबकीय आघूर्ण उत्पन्न होते हैं अर्थात्, चुंबकीय आघूर्ण असममित रूप में होते हैं और संरेखित नहीं होते हैं। जब चुंबकीय क्षेत्र उपस्थित होता है, तो चुंबकीय आघूर्ण अस्थायी रूप से लागू क्षेत्र के समानांतर पुन: संरेखित होते हैं;^[9]^[10] चुंबकीय आघूर्ण सममित और संरेखित होते हैं।^[11]चुंबकीय क्षण एक ही दिशा में संरेखित होते हैं जो एक प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र का कारण बनते हैं।^[11]^[12]

अनुचुंबकत्व के लिए, अनुप्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र के लिए यह प्रतिक्रिया सकारात्मक होती है और इसे चुंबकीय संवेदनशीलता के रूप में जाना जाता है।^[7] अव्यवस्थित क्षेत्र के लिए चुंबकीय संवेदनशीलता केवल क्यूरी तापमान से ऊपर लागू होती है।^[13]

अनुचुंबकत्व पदार्थ के स्रोत जिनमें क्यूरी तापमान सम्मलित होता है।^[14]

सभी परमाणु जिनमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं।
ऐसे परमाणु जिनमें आंतरिक गोले होते हैं जो इलेक्ट्रॉनों में अधूरे होते हैं।
मुक्त कण के रूप में होते है।
धातुएँ के रूप में होती है।

क्यूरी तापमान से ऊपर, परमाणु उत्तेजित होते हैं और स्पिन की स्थिति यादृच्छिक रूप में बन जाती है^[8] परंतु इन्हे अनुप्रयुक्त क्षेत्र द्वारा पुन: संरेखित किया जाता है अर्थात पदार्थ अनुचुंबकीय हो जाता है। क्यूरी तापमान के नीचे, आंतरिक संरचना में चरण संक्रमण होता है,^[15] परमाणुओं को क्रम दिया गया है और पदार्थ लोह चुंबकीय होता है।^[11] अनुचुंबकीय पदार्थ प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र लौहचुंबकीय पदार्थ के चुंबकीय क्षेत्र की तुलना में बहुत कमजोर होते हैं।^[15]

लोहचुंबकत्व

पदार्थ केवल उनके संबंधित क्यूरी तापमान के नीचे लोहचुंबकीय होता है और चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में लोह चुंबकीय पदार्थ चुंबकीय होते हैं।

जब चुंबकीय क्षेत्र अनुपस्थित होता है तो पदार्थ में सहज चुंबकीयकरण होता है जो कि क्रमित चुंबकीय आघूर्णो का परिणाम होता है अर्थात् लोहचुंबकत्व के लिए परमाणु सममित होते हैं और एक ही दिशा में स्थायी चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करते हैं।

चुंबकीय अन्योन्य क्रिया विनिमय अन्योन्य क्रिया द्वारा एक साथ संघटित की जाती है अन्यथा तापीय विकार चुंबकीय आघूर्ण की कमजोर अन्योन्य क्रिया को दूर करता है। आदान-प्रदानअन्योन्य क्रिया में समानांतर इलेक्ट्रॉनों के समय में एक ही बिंदु पर कब्जा करने की शून्य संभावना होती है, जिसका अर्थ है पदार्थ में वरीयता पूर्ण समानांतर संरेखण होती है।^[16] बोल्ट्जमैन फैक्टर बहुत अधिक योगदान देता है क्योंकि यह एक ही दिशा में संरेखित होने के लिए परस्पर क्रिया करने वाले कणों को प्राथमिकता देता है।^[17] इसके कारण लोह चुंबकीय के पास तेज़ चुंबकीय क्षेत्र और 1000 किलो 730 डिग्री सेल्सियस के उच्च क्यूरी तापमान के रूप में होते हैं।.^[18]

क्यूरी तापमान के नीचे, परमाणु संरेखित और समानांतर होते हैं, जिससे सहज चुंबकत्व पदार्थ लोह चुंबकीय रूप में होता है। क्यूरी तापमान से ऊपर पदार्थ अनुचुंबकीय होता है, क्योंकि जब पदार्थ प्रावस्था संक्रमण से गुजरती है तो परमाणु अपने क्रमित चुंबकीय आघूर्णो को खो देते हैं।^[15]

फेरिमैग्नेटिक

पदार्थ केवल उनके संबंधित क्यूरी तापमान के नीचे फेरिमैग्नेटिक होते है। फेरिमैग्नेटिक पदार्थ किसी अनुप्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में चुंबकीय होते हैं और दो भिन्न -भिन्न आयनों से बने होते हैं।^[19]

जब चुंबकीय क्षेत्र अनुपस्थित होता है तो पदार्थ में सहज चुंबकत्व होता है जो क्रमबद्ध चुंबकीय आघूर्णो का परिणाम होता है अर्थात लघु लोह चुम्बकत्व के लिए आयन चुंबकीय आघूर्णो को निश्चित परिमाण के साथ एक दिशा में संरेखित किया जाता है और दूसरे आयन के चुंबकीय आघूर्णो को विपरीत दिशा में भिन्न परिमाण के साथ संरेखित किया जाता है। चूंकि चुंबकीय आघूर्ण विपरीत दिशाओं में भिन्न -भिन्न परिमाण के होते हैं, फिर भी सहज चुंबकत्व के रूप में चुंबकीय क्षेत्र में उपस्थित होते हैं।^[19]

लोहचुंबकीय पदार्थों के समान ही चुंबकीय अन्योन्य क्रियाएं विनिमय अंतःक्रियाओं द्वारा संघटित की जाती हैं। चूँकि, आघूर्णो का झुकाव समानांतर-विरोधी होता है, जिसके परिणामस्वरूप उनकी गति एक दूसरे से घटाकर शुद्ध संवेग प्राप्त होता है।^[19]

क्यूरी तापमान के नीचे प्रत्येक आयन के परमाणुओं में विभिन्न संवेगों के साथ समानांतर विरोधी संरेखितहोती है, जिसके कारण स्वतः चुंबकत्व उत्पन्न होता है। क्यूरी तापमान से ऊपर का पदार्थ अनुचुंबकीय होता है क्योंकि परमाणुओं द्वारा अपने क्रमबद्ध चुंबकीय आघूर्णो को खो देते हैं क्योंकि पदार्थ प्रावस्था संक्रमण से गुजरते हैं^[19]

प्रतिलोहचुंबकीय और नील तापमान

पदार्थ केवल उनके संबंधित नील तापमान या चुंबकीय क्रम तापमान, T_N के नीचे प्रतिलोहचुंबकीय के रूप में होते है, यह क्यूरी तापमान के समान होते है क्योंकि नील तापमान से ऊपर पदार्थ चरण संक्रमण से गुजरती है और अनुचुंबकीय बन जाती है। अर्थात्, पदार्थ के भीतर सूक्ष्म चुंबकीय क्रम को नष्ट करने के लिए तापीय ऊर्जा बहुत बड़ी हो जाती है।^[20] इसका नाम लुइस नील 1904-2000 के नाम पर रखा गया है, जिन्हें क्षेत्र में अपने काम के लिए 1970 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला था।

पदार्थ में समान चुंबकीय आघूर्ण होते हैं जो विपरीत दिशाओं में संरेखित होते हैं जिसके परिणामस्वरूप शून्य चुंबकीय आघूर्ण और नील तापमान के नीचे सभी तापमानों पर शून्य का शुद्ध चुंबकत्व होता है। प्रतिलोहचुंबकीय पदार्थ लागू चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति या उपस्थिति में कमजोर रूप से चुंबकीय होती है।

लोह-चुंबकीय पदार्थों के समान, चुंबकीय संवेगों के कमजोर अंतःक्रियाओं पर काबू पाने से तापीय विकार को रोकने वाले विनिमय अंतःक्रियाओं द्वारा चुंबकीय अंतःक्रियाओं को एक साथ रखा जाता है। ^[16]^[21]जब विकार होता है तो यह नील तापमान पर होता है।^[21]

नीचे सूचीबद्ध कई पदार्थो के नील तापमान हैं^[22]

Substance	Néel temperature (K)
MnO	116
MnS	160
MnTe	307
MnF₂	67
FeF₂	79
FeCl₂	24
FeI₂	9
FeO	198
FeOCl	80
CrCl₂	25
CrI₂	12
CoO	291
NiCl₂	50
NiI₂	75
NiO	525
KFeO₂	983^[23]
Cr	308
Cr₂O₃	307
Nd₅Ge₃	50

क्यूरी-वीस नियम

क्यूरी-वीस नियम क्यूरी के नियम का अनुकूलित संस्करण है।

क्यूरी-वीस नियम साधारण मॉडल है जो औसत क्षेत्र सिद्धांत से प्राप्त औसत क्षेत्र सन्निकटन, इसका अर्थ है कि यह पदार्थ के तापमान $T$ के लिए उनके संबंधित क्यूरी तापमान $T C$ , से कहीं अधिक अच्छा कार्य करता है। अर्थात। $T ≫ T C$ ; चूंकि चुंबकीय संवेदनशीलता का वर्णन करने में विफल रहता है, $χ$ , परमाणुओं के बीच स्थानीय उतार-चढ़ाव के कारण क्यूरी बिंदु के आसपास के क्षेत्र में होता है।^[24]

$T < T C$ .के लिए न तो क्यूरी का नियम और न ही क्यूरी-वीस नियम लागू होता है।

अनुचुम्बकीय पदार्थ के लिए क्यूरी का नियम इस प्रकार दर्शाया गया है^[25]

\chi ={\frac {M}{H}}={\frac {M\mu _{0}}{B}}={\frac {C}{T}}

Definition
$χ$	the magnetic susceptibility; the influence of an applied magnetic field on a material
$M$	the magnetic moments per unit volume
$H$	the macroscopic magnetic field
$B$	the magnetic field
$C$	the material-specific Curie constant

C={\frac {\mu _{0}\mu _{\mathrm {B} }^{2}}{3k_{\mathrm {B} }}}N_{\text{A}}g^{2}J(J+1)

^[26]

$N_{\text{A}}$	the Avogadro constant
$µ 0$	the permeability of free space. Note: in CGS units is taken to equal one.^[27]
$g$	the Landé g-factor
$J (J + 1)$	the eigenvalue for eigenstate J² for the stationary states within the incomplete atoms shells (electrons unpaired)
$µ B$	the Bohr magneton
$k B$	the Boltzmann constant
total magnetism	is $N$ number of magnetic moments per unit volume

क्यूरी-वीस नियम तब क्यूरी के नियम से लिया गया है:

\chi ={\frac {C}{T-T_{\mathrm {C} }}}

कहाँ:

T_{\mathrm {C} }={\frac {C\lambda }{\mu _{0}}}

$λ$ वीस आणविक क्षेत्र स्थिरांक है।^[26]^[28] पूर्ण व्युत्पत्ति के लिए क्यूरी-वीस नियम देखें।

भौतिकी

ऊपर से क्यूरी तापमान के करीब पहुंचना

जैसा कि क्यूरी-वीस नियम सन्निकटन होने के कारण एक अधिक सटीक मॉडल की आवश्यकता तब होती है, जब तापमान $T$ पदार्थ के क्यूरी तापमान $T C$ . तक पहुंचता है।

चुंबकीय संवेदनशीलता क्यूरी तापमान से ऊपर होती है।

महत्वपूर्ण प्रतिपादक $γ$ : के साथ चुंबकीय संवेदनशीलता के लिए महत्वपूर्ण व्यवहार का एक सटीक मॉडल होता है।

\chi \sim {\frac {1}{(T-T_{\mathrm {C} })^{\gamma }}}

पदार्थ के बीच और माध्य क्षेत्र सिद्धांत के लिए महत्वपूर्ण प्रतिपादक भिन्न होता है | माध्य क्षेत्र मॉडल के रूप में लिया जाता है $γ$ = 1.^[29]

चूंकि तापमान चुंबकीय संवेदनशीलता के व्युत्क्रमानुपाती होता है, जब $T$ दृष्टिकोण $T C$ भाजक शून्य हो जाता है और चुंबकीय संवेदनशीलता अनंत तक पहुंच जाती है जिससे चुंबकत्व उत्पन्न होता है। यह सहज चुम्बकत्व है जो लोह चुंबकीय और फेरिमैग्नेटिक पदार्थो का गुण है।^[30]^[31]

नीचे से क्यूरी तापमान के करीब

चुंबकत्व तापमान पर निर्भर करता है और सहज चुंबकत्व क्यूरी तापमान के नीचे होता है। क्रिटिकल एक्सपोनेंट के साथ स्पॉन्टेनियस मैग्नेटिज्म के लिए क्रिटिकल बिहेवियर का यथार्थ मॉडल $β$ :

M\sim (T_{\mathrm {C} }-T)^{\beta }

महत्वपूर्ण प्रतिपादक पदार्थ के बीच और माध्य-क्षेत्र मॉडल के रूप में भिन्न होता है $β$ = 1/2 कहाँ $T ≪ T C$ .^[29]

जैसे-जैसे तापमान पदार्थ क्यूरी तापमान की ओर बढ़ता है सहज चुंबकत्व शून्य के करीब पहुंच जाता है।

=== पूर्ण शून्य (0 केल्विन) === के करीब

लोहचुंबकत्व , फेरिमैग्नेटिक और प्रतिलोहचुंबकीय पदार्थो में होने वाला सहज चुंबकत्व शून्य के करीब पहुंच जाता है क्योंकि तापमान पदार्थ के क्यूरी तापमान की ओर बढ़ जाता है। जैसे-जैसे तापमान 0 K के करीब पहुंचता है, स्वतःस्फूर्त चुम्बकत्व अपने अधिकतम पर होता है।^[32] अर्थात्, थर्मल गड़बड़ी की कमी के कारण चुंबकीय आघूर्ण पूरी तरह से संरेखित होते हैं और चुंबकत्व के अपने सबसे मजबूत परिमाण पर होते हैं।

अनुचुम्बकीय पदार्थों में तापीय ऊर्जा क्रमित संरेखण को दूर करने के लिए पर्याप्त होती है। जैसे-जैसे तापमान निरपेक्ष शून्य | 0 के तक पहुंचता है, एन्ट्रापी शून्य हो जाती है, अर्थात विकार कम हो जाता है और पदार्थ व्यवस्थित हो जाती है। यह लागू चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति के बिना होता है और ऊष्मप्रवैगिकी के तीसरे नियम का पालन करता है।^[16]

क्यूरी का नियम और क्यूरी-वीस का नियम दोनों ही विफल हो जाते हैं क्योंकि तापमान 0 K तक पहुंच जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि वे चुंबकीय संवेदनशीलता पर निर्भर करते हैं, जो केवल तब लागू होता है जब स्थिति अव्यवस्थित होती है।^[33] गैडोलिनियम सल्फेट 1 K पर क्यूरी के नियम को संतुष्ट करना जारी रखता है। 0 और 1 K के बीच नियम धारण करने में विफल रहता है और आंतरिक संरचना में अचानक परिवर्तन क्यूरी तापमान पर होता है।^[34]

चरण संक्रमण का आइसिंग मॉडल

ईज़िंग मॉडल गणितीय रूप से आधारित है और ± के परिमाण वाले इलेक्ट्रॉनों के स्पिन के कारण लोह चुंबकीय क्रम में चरण संक्रमण के महत्वपूर्ण बिंदुओं का विश्लेषण कर सकता है।1/2. स्पिन संरचना में अपने निकटतम द्विध्रुवीय इलेक्ट्रॉनों के साथ क्रिया करते हैं और यहां ईज़िंग मॉडल दूसरे के साथ उनके व्यवहार की भविष्यवाणी कर सकते हैं।^[35]^[36] चरण संक्रमण की अवधारणाओं को हल करने और समझने के लिए यह मॉडल महत्वपूर्ण है और इसलिए क्यूरी तापमान को हल करता है। परिणाम स्वरुप , क्यूरी तापमान को प्रभावित करने वाली कई भिन्न -भिन्न निर्भरताओं का विश्लेषण किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, सतह और थोक गुण स्पिन के संरेखण और परिमाण पर निर्भर करते हैं और ईज़िंग मॉडल इस प्रणाली में चुंबकत्व के प्रभाव को निर्धारित कर सकता है।

किसी को ध्यान देना चाहिए, 1D में चुंबकीय क्रम चरण संक्रमण के लिए क्यूरी (महत्वपूर्ण) तापमान शून्य तापमान पर पाया जाता है, अर्थात चुंबकीय क्रम केवल T = 0 पर ही होता है। 2D में, महत्वपूर्ण तापमान, उदा। असमानता को हल करके परिमित चुंबकत्व की गणना की जा सकती है:

M=(1-\sinh ^{-4}(2\beta J))^{1/8}>0.

वीस डोमेन और सतह और बल्क क्यूरी तापमान

File:Weiss domains in a ferromagnetic material.png

चित्रा 3. लोह चुंबकीय पदार्थ में वीस डोमेन; चुंबकीय आघूर्ण डोमेन में संरेखित होते हैं।

पदार्थ संरचनाओं में आंतरिक चुंबकीय आघूर्ण होते हैं जिन्हें वीस डोमेन नामक डोमेन में भिन्न किया जाता है।^[37] इसका परिणाम लोह चुंबकीय पदार्थो में कोई सहज चुंबकत्व नहीं हो सकता है क्योंकि डोमेन संभावित रूप से दूसरे को संतुलित कर सकते हैं।^[37]इसलिए कणों की स्थिति पदार्थ के मुख्य भाग (बल्क) की तुलना में सतह के चारों ओर भिन्न -भिन्न झुकाव हो सकती है। यह संपत्ति क्यूरी तापमान को सीधे प्रभावित करती है क्योंकि क्यूरी का बड़ा तापमान हो सकता है $T B$ और भिन्न सतह क्यूरी तापमान $T S$ पदार्थ के लिए।^[38]

यह सतह के क्यूरी तापमान को बल्क क्यूरी तापमान के ऊपर लोह चुंबकीय होने की अनुमति देता है जब मुख्य अवस्था अव्यवस्थित होती है, अर्थात क्रम ित और अव्यवस्थित अवस्थाएँ साथ होती हैं।^[35]

ईज़िंग मॉडल द्वारा सतह और थोक गुणों की भविष्यवाणी की जा सकती है और इलेक्ट्रॉन कैप्चर स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग इलेक्ट्रॉन स्पिन का पता लगाने के लिए किया जा सकता है और इसलिए पदार्थ की सतह पर चुंबकीय आघूर्ण । पदार्थ से क्यूरी तापमान की गणना करने के लिए बल्क और सतह के तापमान से औसत कुल चुंबकत्व लिया जाता है, यह देखते हुए कि बल्क अधिक योगदान देता है।^[35]^[39] इलेक्ट्रॉन का कोणीय संवेग या तो + होता है $ħ$ /2 या - $ħ$ /2 इसकी स्पिन होने के कारण 1/2, जो इलेक्ट्रॉन को विशिष्ट आकार का चुंबकीय आघूर्ण देता है; बोहर चुंबक।^[40] वर्तमान लूप में नाभिक के चारों ओर परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं जो बोह्र मैग्नेटॉन और चुंबकीय क्वांटम संख्या पर निर्भर करता है।^[40]इसलिए, चुंबकीय आघूर्ण कोणीय और कक्षीय गति के बीच संबंधित होते हैं और दूसरे को प्रभावित करते हैं। कोणीय गति कक्षीय की तुलना में चुंबकीय आघूर्णो में दोगुना योगदान देती है।^[41] टर्बियम के लिए जो दुर्लभ-पृथ्वी धातु है और उच्च कक्षीय कोणीय गति है, चुंबकीय आघूर्ण इसके थोक तापमान के ऊपर के क्रम को प्रभावित करने के लिए अधिक मजबूत है। यह कहा जाता है कि सतह पर उच्च असमदिग्वर्ती होने की दशा है, अर्थात यह अभिविन्यास में अत्यधिक निर्देशित है। यह अपने क्यूरी तापमान (219K) से ऊपर की सतह पर लोह चुंबकीय रहता है, जबकि इसका बल्क प्रतिलोहचुंबकीय हो जाता है और फिर उच्च तापमान पर इसकी सतह बढ़ते तापमान के साथ पूरी तरह से अव्यवस्थित और अनुचुंबकीय बनने से पहले इसके बल्क नील तापमान (230K) से ऊपर प्रतिलोहचुंबकीय रहता है। बल्क में अनिसोट्रॉपी इन चरण परिवर्तनों के ठीक ऊपर इसकी सतह अनिसोट्रॉपी से भिन्न है क्योंकि चुंबकीय आघूर्णो को भिन्न तरह से ऑर्डर किया जाएगा या अनुचुंबकीय पदार्थो में ऑर्डर किया जाएगा।^[38]^[42]

किसी पदार्थ का क्यूरी तापमान बदलना

समग्र सामग्री

समग्र सामग्री, अर्थात्, विभिन्न गुणों वाली अन्य पदार्थो से बनी सामग्री, क्यूरी तापमान को बदल सकती है। उदाहरण के लिए, सम्मिश्र जिसमें चांदी होती है, बंधन में ऑक्सीजन अणुओं के लिए स्थान बना सकता है जो क्यूरी तापमान को कम करता है^[43] क्योंकि क्रिस्टल जालक उतना सघन नहीं होगा।

समग्र पदार्थ में चुंबकीय आघूर्णो का संरेखण क्यूरी तापमान को प्रभावित करता है। यदि पदार्थ के आघूर्ण दूसरे के समानांतर होते हैं तो क्यूरी का तापमान बढ़ जाएगा और यदि लंबवत हो तो क्यूरी का तापमान कम हो जाएगा^[43]संरेखण को नष्ट करने के लिए अधिक या कम तापीय ऊर्जा की आवश्यकता होगी।

भिन्न -भिन्न तापमानों के माध्यम से मिश्रित पदार्थो को तैयार करने से विभिन्न अंतिम रचनाएं हो सकती हैं जिनमें भिन्न -भिन्न क्यूरी तापमान होंगे।^[44] डोपिंग (सेमीकंडक्टर) पदार्थ भी अपने क्यूरी तापमान को प्रभावित कर सकती है।^[44]

नैनोकंपोजिट्स पदार्थ का घनत्व क्यूरी तापमान को बदलता है। नैनोकम्पोजिट नैनो-स्केल पर कॉम्पैक्ट संरचनाएं हैं। संरचना उच्च और निम्न बल्क क्यूरी तापमान से बनी है, चूंकि केवल माध्य-क्षेत्र क्यूरी तापमान होगा। कम थोक तापमान के उच्च घनत्व के परिणामस्वरूप कम औसत क्षेत्र क्यूरी तापमान होता है और उच्च थोक तापमान का उच्च घनत्व औसत क्षेत्र क्यूरी तापमान में अधिक वृद्धि करता है। से अधिक आयामों में क्यूरी का तापमान बढ़ना प्रारंभ हो जाता है क्योंकि चुंबकीय आघूर्णो को क्रम ित संरचना को दूर करने के लिए अधिक तापीय ऊर्जा की आवश्यकता होगी।^[39]

कण आकार

पदार्थ के क्रिस्टल जाली में कणों का आकार क्यूरी तापमान को बदलता है। कणों के छोटे आकार (नैनोकणों) के कारण इलेक्ट्रॉन स्पिन के उतार-चढ़ाव अधिक प्रमुख हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कणों का आकार घटने पर क्यूरी तापमान में भारी कमी आती है, क्योंकि उतार-चढ़ाव विकार का कारण बनता है। कण का आकार अनिसोट्रॉपी को भी प्रभावित करता है जिससे संरेखण कम स्थिर हो जाता है और इस प्रकार चुंबकीय आघूर्णो में विकार हो जाता है।^[35]^[45] इसका चरम superparamagnetism है जो केवल छोटे लोह चुंबकीय कणों में होता है। इस घटना में, उतार-चढ़ाव बहुत प्रभावशाली होते हैं जिससे चुंबकीय आघूर्ण बेतरतीब ढंग से दिशा बदलते हैं और इस प्रकार विकार उत्पन्न करते हैं।

नैनोकणों का क्यूरी तापमान क्रिस्टल लैटिस संरचना से भी प्रभावित होता है: शरीर-केंद्रित क्यूबिक (बीसीसी), चेहरा-केंद्रित क्यूबिक (एफसीसी) और हेक्सागोनल संरचना (एचसीपी) सभी में भिन्न -भिन्न क्यूरी तापमान होते हैं क्योंकि चुंबकीय आघूर्ण उनके निकटतम इलेक्ट्रॉन पर प्रतिक्रिया करते हैं। घूमता है। एफसीसी और एचसीपी में सख्त संरचनाएं होती हैं और इसके परिणामस्वरूप बीसीसी की तुलना में क्यूरी तापमान अधिक होता है क्योंकि चुंबकीय आघूर्णो का प्रभाव साथ होने पर मजबूत होता है।^[35]इसे समन्वय संख्या के रूप में जाना जाता है जो संरचना में निकटतम निकटतम कणों की संख्या है। यह बल्क की तुलना में किसी पदार्थ की सतह पर कम समन्वय संख्या को इंगित करता है जिससे तापमान क्यूरी तापमान के करीब पहुंचने पर सतह कम महत्वपूर्ण हो जाती है। छोटी प्रणालियों में सतह के लिए समन्वय संख्या अधिक महत्वपूर्ण होती है और चुंबकीय आघूर्णो का सिस्टम पर अधिक प्रभाव पड़ता है।^[35]

चूंकि कणों में उतार-चढ़ाव कम हो सकता है, वे क्रिस्टल लैटिस की संरचना पर बहुत अधिक निर्भर होते हैं क्योंकि वे अपने निकटतम निकटतम कणों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। एक्सचेंज अन्योन्य से उतार-चढ़ाव भी प्रभावित होते हैं^[45]चूंकि समांतर सामना करने वाले चुंबकीय आघूर्ण पसंदीदा होते हैं और इसलिए कम गड़बड़ी और अव्यवस्था होती है, इसलिए सख्त संरचना मजबूत चुंबकत्व को प्रभावित करती है और इसलिए उच्च क्यूरी तापमान।

दबाव

दबाव पदार्थ के क्यूरी तापमान को बदल देता है। क्रिस्टल जाली पर दबाव बढ़ने से सिस्टम का आयतन कम हो जाता है। दबाव सीधे कणों में गतिज ऊर्जा को प्रभावित करता है क्योंकि गति बढ़ जाती है जिससे कंपन चुंबकीय आघूर्णो के क्रम को बाधित कर देता है। यह तापमान के समान है क्योंकि यह कणों की गतिज ऊर्जा को भी बढ़ाता है और चुंबकीय आघूर्णो और चुंबकत्व के क्रम को नष्ट कर देता है।^[46] दबाव क्षेत्र के घनत्व (DOS) को भी प्रभावित करता है।^[46]यहाँ DOS घटता है जिससे सिस्टम में उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों की संख्या घट जाती है। इससे चुंबकीय आघूर्णो की संख्या कम हो जाती है क्योंकि वे इलेक्ट्रॉन स्पिन पर निर्भर करते हैं। इस वजह से उम्मीद की जाएगी कि क्यूरी का तापमान कम हो जाएगा; चूँकि , यह बढ़ता है। यह विनिमय क्रिया का नतीजा है। इलेक्ट्रॉनों के समय में समान स्थान पर कब्जा करने में असमर्थ होने के कारण एक्सचेंज अन्योन्य संरेखित समानांतर चुंबकीय आघूर्णो का समर्थन करता है^[16]और जैसे-जैसे आयतन घटने के कारण यह बढ़ता है, क्यूरी तापमान दबाव के साथ बढ़ता जाता है। क्यूरी तापमान गतिज ऊर्जा और DOS पर निर्भरताओं के संयोजन से बना है।^[46]

दबाव लागू होने पर कणों की एकाग्रता भी क्यूरी तापमान को प्रभावित करती है और जब एकाग्रता निश्चित प्रतिशत से ऊपर होती है तो क्यूरी तापमान में कमी आ सकती है।^[46]

कक्षीय क्रम

परमाणु कक्षीय पदार्थ के क्यूरी तापमान को बदलता है। कक्षीय क्रम लागू विरूपण (यांत्रिकी) के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है।^[47] यह ऐसा कार्य है जो पदार्थ के अंदर एकल इलेक्ट्रॉन या युग्मित इलेक्ट्रॉनों की तरंग को निर्धारित करता है। इलेक्ट्रॉन कहां होगा इसकी संभावना पर नियंत्रण रखने से क्यूरी तापमान को बदलने की अनुमति मिलती है। उदाहरण के लिए, डेलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉनों को क्रिस्टल जाली के भीतर लागू उपभेदों द्वारा उसी जाली विमान पर ले जाया जा सकता है।^[47]

ही तल में इलेक्ट्रॉनों के साथ पैक होने के कारण क्यूरी तापमान में बहुत वृद्धि देखी जाती है, वे विनिमय की क्रिया के कारण संरेखित करने के लिए मजबूर होते हैं और इस प्रकार चुंबकीय आघूर्णो की ताकत को बढ़ाते हैं जो कम तापमान पर तापीय विकार को रोकता है।

फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ में क्यूरी तापमान

लोह चुंबकीय और अनुचुंबकीय पदार्थ के अनुरूप, क्यूरी तापमान शब्द ( $T C$ ) उस तापमान पर भी लागू होता है जिस पर फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ पैराइलेक्ट्रिक होने के लिए संक्रमण करती है। इस तरह, $T C$ वह तापमान है जहां पहले या दूसरे क्रम के चरण परिवर्तन के रूप में फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ अपने सहज ध्रुवीकरण को समाप्त हो जाता है । दूसरे क्रम के संक्रमण के मामले में क्यूरी वीस तापमान $T 0$ जो अधिकतम ढांकता हुआ स्थिरांक को क्यूरी तापमान के बराबर परिभाषित करता है। चूँकि , क्यूरी तापमान 10 K से अधिक हो सकता है $T 0$ पहले क्रम के संक्रमण के मामले में।^[48]

Figure 4. (Below

T 0

) Ferroelectric polarisation

P

in an applied electric field

E

Figure 5. (Above

T 0

) Dielectric polarisation

P

in an applied electric field

E

Below $T C$	Above $T C$ ^[49]
Ferroelectric	↔ Dielectric (paraelectric)
Antiferroelectric	↔ Dielectric (paraelectric)
Ferrielectric	↔ Dielectric (paraelectric)
Helielectric	↔ Dielectric (paraelectric)

फेरोइलेक्ट्रिक और ढांकता हुआ

पदार्थ केवल उनके संबंधित संक्रमण तापमान के नीचे फेरोइलेक्ट्रिक हैं $T 0$ .^[50] फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ सभी pyroelectric हैं और इसलिए सहज विद्युत ध्रुवीकरण है क्योंकि संरचनाएं असममित हैं।

फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ का ध्रुवीकरण हिस्टैरिसीस (चित्र 4) के अधीन है; अर्थात वे अपनी पिछली स्थिति के साथ-साथ अपनी वर्तमान स्थिति पर भी निर्भर हैं। जैसे ही विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, द्विध्रुवों को संरेखित करने के लिए मजबूर किया जाता है और ध्रुवीकरण बनाया जाता है, जब विद्युत क्षेत्र को हटा दिया जाता है तो ध्रुवीकरण बना रहता है। हिस्टैरिसीस लूप तापमान पर निर्भर करता है और इसके परिणामस्वरूप तापमान बढ़ता है और पहुंचता है $T 0$ दो वक्र वक्र बन जाते हैं जैसा कि परावैद्युत ध्रुवीकरण में दिखाया गया है (चित्र 5)।^[51]

सापेक्ष पारगम्यता

क्यूरी-वीस नियम का संशोधित संस्करण ढांकता हुआ स्थिरांक पर लागू होता है, जिसे सापेक्ष पारगम्यता के रूप में भी जाना जाता है:^[48]^[52]

\epsilon =\epsilon _{0}+{\frac {C}{T-T_{\mathrm {0} }}}.

अनुप्रयोग

नए डेटा को मिटाने और लिखने के लिए चुंबक ऑप्टिकल स्टोरेज मीडिया में गर्मी-प्रेरित लोहचुंबकत्व -अनुचुंबकीय ट्रांजिशन का उपयोग किया जाता है। प्रसिद्ध उदाहरणों में Sony Minidisc प्रारूप, साथ ही अब अप्रचलित CD-RW#CD-MO|CD-MO प्रारूप सम्मलित हैं। ब्रीडर_रिएक्टर की निष्क्रिय सुरक्षा प्रणालियों में सक्रियण तंत्र के लिए क्यूरी बिंदु इलेक्ट्रो-मैग्नेट प्रस्तावित और परीक्षण किए गए हैं, जहां एक्ट्यूएशन तंत्र पदार्थ के क्यूरी बिंदु से परे गर्म होने पर रिएक्टर कोर में कंट्रोल_रॉड गिरा दिया जाता है।^[53] अन्य उपयोगों में सोल्डरिंग आयरन में तापमान नियंत्रण सम्मलित है,^[54] और तापमान भिन्नता के विरुद्ध टैकोमीटर जनरेटर के चुंबकीय क्षेत्र को स्थिर करना।^[55]

यह भी देखें

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बाहरी संबंध

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चुंबकीय आघूर्ण

चुंबकीय आघूर्ण वाली पदार्थ जो क्यूरी तापमान पर गुणों को बदलती है

अनुचुंबकीय

लोहचुंबकत्व

फेरिमैग्नेटिक

प्रतिलोहचुंबकीय और नील तापमान

क्यूरी-वीस नियम

भौतिकी

ऊपर से क्यूरी तापमान के करीब पहुंचना

नीचे से क्यूरी तापमान के करीब

चरण संक्रमण का आइसिंग मॉडल

वीस डोमेन और सतह और बल्क क्यूरी तापमान

किसी पदार्थ का क्यूरी तापमान बदलना

समग्र सामग्री

कण आकार

दबाव

कक्षीय क्रम

फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ में क्यूरी तापमान

फेरोइलेक्ट्रिक और ढांकता हुआ

सापेक्ष पारगम्यता

अनुप्रयोग

यह भी देखें

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बाहरी संबंध

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