появляется положительная намагниченность (х>0). Для большинства парамагнетиков % сильно зависит от температуры.

Ферромагнитный эффект состоит в том, нто при температуре не выше точки Кюри (особой для каждого ферромагнетика) даже в отсутствие внешнего магнитного поля энергетически выгодно существование ферромагнитного атомного порядка. Этому порядку соответствует параллельное расположение спинов. Следовательно, даже "в отсутствие внешнего магнитного поля ферромагнетик находится в состоянии технического насыщения {самопроизвольного или спонтанного намагничивания). Магнитная восприимчивость 1 ферромагнетиков имеет очень большое положительное значение и существенно зависит от напряженности магнитного поля и температуры.

Антиферромагнитный эффект характеризуется наличием антиферромагнитного атомного порядка, заключающегося в том, что в отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты одинаковых соседних атомов или ионов вследствие взаимодействия ориентированы антипараллельно, так что результирующий магнитный момент равен нулю. При воздействии внешнего поля магнитные моменты стремятся установиться вдоль него, и антиферромагнетик обладает малой положительной %, значение которой зависит от температуры.

Ферримагнитный эффект представляет собой неском-пен.:ированный антиферромагнетизм {ферримагнитный атомный порядок).

Антиферромагнетизм и ферримагнетизм существуют при температуре не выше точки Нееля.

При температуре выше точки Кюри у ферромагнетиков и точки Нееля у антиферромагнетиков и ферримагнетиков атомный магнитный порядок разрушается и вещества переходят в парамагнитное состояние.

Диамагнетики и парамагнетики иногда объединяют под названием слабомагнитных веш,еств, не обладающих атомным магнитным порядком, а ферромагнетики и ферримагнетики - под названием сильномагнитных веществ, обладающих атомным магнитным порядком; для антиферромагнетиков характерен атомный магнитный порядок, но количественно этот эффект весьма мал.

К сильномагнитным веществам относятся не только чистые ферромагнитные элементы, но и ряд металлических и интерметаллических сплавов, твердых растворов, полупроводниковых и диэлектрических соединений. Магнитный порядок в этих разнообразных типах веществ обусловлен наличием в их химическом составе компонентов из числа переходных элементов и обменным взаимодействием между элементарными носителями магнетизма, энергия которого превышает среднюю энергию теплового движения. Типы обменных взаимодействий и механизм их действия зависят от строения вещества, параметров его микроструктуры, природы химической связи. Так, для Металлов и их сплавов, у которых магнитный момент обусловлен неполностью застроенным йй-слоем электрон-

ной оболочки, имеет место прямое обменное взаимодействие за счет перекрытия электронов, принадлежащих соседним атомам в решетке, поскольку расстояние между атомами в данной решетке мало. Б веществах, атомы которых расположены на значительном расстоянии друг от друга, прямое обменное взаимодействие мало и возникают различные виды косвенных взаимодействий. Например, у редкоземельных металлов имеет место косвенный обмен через электроны проводимости. Для ряда кристаллических химических соединений, у которых магнитоактивные носители атомных магнитных моментов разделены между собой магнитонейтральны-ми ионами, осуществляется косвенное обменное взаимодействие между магнитными ионами через возбужденные немагнитные промежуточные ионы (см. § 1.12).

Б сильномагнитных веществах наблюдаются различные типы атомных магнитных порядков. Наряду с рассмотренными простейшими коллинеарными структурами, в которых магнитные моменты соседних атомов или ионов ориентированы по направлению одной и той же оси, имеют место сложные неколлинеарные (угловые) структуры (см. рис. 1.55), возникающие чаще всего в веществах с несимметричным строением кристаллической решетки либо в веществах, обменное взаимодействие в которых обусловлено присутствием электронов проводимости [1.7].

Магнитный порядок присущ не только кристаллическим веществам, но и некоторым химическим соединениям в аморфном состоянии, у которых отсутствует кристаллическая решетка, но имеет место обменное взаимодействие. Наличие последнего можно объяснить тем, что обменная энергия в основном зависит от расстояния между ближайшими соседями, а не от периодичности расположения атомов в решетке. Действительно, хотя для аморфных тел характерен только ближний * порядок в расположении атомов, но он приводит к дальнему порядку, сохраняемому на расстояниях, значительно превышающих межатомные, а следовательно, и к маг-нитоупорядоченной структуре. Воздействуя на структурный и химический ближний порядок, определяемый видом атомов и их взаимным расположением, получают сплавы аморфного строения за счет подбора концентрации компонентов, различающихся атомными радиусами.

В последнее время получены сильномагнитные вещества с ферро- и антиферромагнитным порядком из класса спиновых (магнитных) стекол. Для спиновых стекол характерно при упорядоченном расположении атомов в кристаллической решетке наличие беспорядка в распределении атомных магнитных моментов при температурах ниже температуры Тз, называемой температурой замораживания магнитных моментов. Такие структуры возникают в сильно разбавленных электропроводящих сплавах (с малым содержанием Переходных элементов), а также в непроводящих магнитных системах- в разбавленных диэлектриках. Причинами, приводящими

Ближний порядок - порядок на расстояниях, соизмеримых- с межатомными.

к дальнему магнитному порядку, являются косвенные обменные взаимодействия в первом случае через электроны проводимости, а во втором - через возбуждение промежуточных немагнитных атомов. Если в веществах, в которых возможно существование спиновых стекол, увеличивать содержание магнитных атомов, то в них благодаря возникновению около дефектов кристаллической решетки неограниченных по размеру магнитных кластеров (областей с определенным атомным порядком) возникают упорядоченные магнитные структуры {1.4].

Атомные представления о природе сильномагнитных веществ положены в основу практического получения магнитных материалов с широким набором магнитных и других физико-химических свойств. Варьируя химический состав вещества, применяя сложный комплекс термических, термомеханических и термомагнитных обработок, можно направленно влиять на атомную структуру с целью упорядочивания атомов составляющих вещество элементов, изменять взаимное расположение зерен поликристаллов в веществе и их деформацию и т. п. Действительно, при создании сплавов необходимо знать атомные свойства чистых металлов, чтобы на их основе определить атомные характеристики системы в целом.

Другим примером, подтверждающим изложенное, служит технология получения композиционных магнитных материалов (КММ). КММ изготавливают путем соединения (например,- с использованием энергии взрыва, совместной деформации при обработке давлением и т. д.) специально подобранных компонентов, в результате чего получают гетерогенный (макроскопически неоднородный) монолит, совмещающий в себе свойства составляющих либо новук> комбинацию свойств за счет взаимодействия исходных компонентов.

§ 1.2. Диамагнетизм

К диамагнетикам относятся все инертные газы, водород, азот, хлор, аммиак и др., ряд металлов (цинк, золото, ртуть и т. д.); неметаллы (кремний, фосфор, сера, и т. д.), а также дерево, мрамор, стекло, воск, нефть, вода й многие другие вещества. Внешне диамагнетики проявляются тем, что выталкиваются из неоднородного магнитного поля.

Объяснение явления диамагнетизма впервые было дано в 1905 г. Ланжевеном на основе классической электронной теории. Дальнейшие крупные работы в этой области принадлежат Паули (1920). Строгая квантовомеханическая теория диамагнетизма была разработана Ван-Флеком.

Качественное объяснение явления диамагнетизма состоит в следующем. Под действием внешнего поля, по закону электромагнитной индукции, в замкнутом контуре (которым в данном случае является движущийся по орбите электрон) возникают электродвижущая сила и дополнительный ток. Этот ток создает момент, на-