Lưu lại thông tin cần thiết :

Lưulạithông tin cầnthiết: Địachỉbạnđãtải: http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.html Nơi bạn có thể thảo luận: http://myyagy.com/mientay/ Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí: http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html Dự án dịch học liệu mở: http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html Liên hệ với người quản lí trang web: Yahoo: thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: frbwrthes@gmail.com

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 1. Mở đầu: Các ứng dụng của vật liệu từ trong cuộc sống: - Microelectronics 5

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 1. Mở đầu: Các ứng dụng của vật liệu từ trong cuộc sống: Magnetic- based devices in cars: Sensor, Actuators ( bộ truyền động), bơm, các motơ. 6

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 1. Mở đầu: Các ứng dụng của vật liệu từ trong cuộc sống: Chụp ảnh cộng hưởng từ: MRI 7

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 1. Mở đầu: Các ứng dụng của vật liệu từ trong cuộc sống: Spintronics: Magnetic memories, sensors, read heads 8

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 2. Tĩnh điện ( Electrostatics) 9

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 3. Cảm ứng từ: 10

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 4. Các phương trình Maxwell: Biểu thức này gọi là nguyên lý về tính liên tục của từ trường. 11

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 5. Sự tương tự giữa điện và từ 12

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 6. Bức tranh cổ điển – một electron: 13

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô Zoom in 10,000,000 times Classical Picture Iron

Nucleus Electron Classical Picture Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô Classical Picture Electron spin

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô. 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 7. Bức tranh cơ học lượng tử- Một electron. 17

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô. 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 18

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 19

Energy 3d 4s 3p 3s 2p 2s Unpaired spins lead to a net magnetic moment 1s Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô Atomic magnetic moment d orbitals p orbital s orbital

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 8. Các nguyên tử hay ion có nhiều electron. 21

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 8. Các nguyên tử hay ion có nhiều electron. • Các qui tắc Hund ( 3 qui tắc) • Các spin si tổ hợp với nhau để cho giá trị S cực đại phù hợp với nguyên lý Pauli. • Các véctơ quỹ đạo li tổ hợp với nhau để cho giá trị L cực đại phù hợp với nguyên lý Pauli với quy tắc 1. • L và S tổ hợp với nhau để tạo thành J sao cho J=L-S nếu vỏ đầy kém một nửa, J=L+S nếu lớp vỏ đầy nhiều hơn một nửa, J=S nếu lớp vỏ đầy đúng bằng một nửa vì khi đó L=0. 22

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô Các lớp vỏ chính chứa 2n2 điện tử: Lớp K (n=1) chứa 2 điện tử. Lớp L (n=2) chứa 8 điện tử. Lớp M (n=3) chứa 18 điện tử, Lớp vỏ con chứa 2(2l+1) điện tử: s (l=0) chứa 2 điện tử p (l=1) chứa 6 điện tử d (l=2) chứa 10 điện tử f (l=3) chứa 14 điện tử. 23

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. Các nguyên tử có nhiều electron. Bảng 1. Các trạng thái cơ bản của các ion với các lớp vỏ d- hoặc f- được lấp đầy một phần về mặt cấu trúc theo quy tắc Hund. 24

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. Các nguyên tử có nhiều electron. Đa số các nguyên tử bị tách ra ở trang thái cơ bản đều có mômen từ, ngoại trừ những nguyên tử với J = 0 ( nằm trong các khung vuông), tất cả các mức năng lượng đều bị chiếm gấp đôi. 25

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 11. Các vật liệu từ trong từ trường. • Các vật liệu nghịch từ. ( diamond) Mômen từ được cảm ứng trong vật liệu ngược với từ trường ngoài , cừong độ của nó yếu và tỳ lệ thuận với từ trường ngoài. • Các vật liệu thuận từ ( nhôm ). Mômen từ được cảm ứng trong cùng phương với từ trường ngoài, cường độ của nó yếu và tỉ lệ với từ trường ngoài. • Trật tự từ - Các vật liệu sắt từ, phản sắt từ và ferit từ.( sắt hoặc magnetite) Cường độ của mômen từ cảm ứng lớn và không phụ thuộc vào từ trường ngoài. ( ít nhất bên ngoài trường bão hòa) Đối với sắt: mômen từ theo phương của trường. Đối với magnetite: ( được gọi là nam châm vĩnh cửu) Một mômen từ xuất hiện một cách tự phát bên trong vật liệu ngay cả khi không có từ trường ngoài, nó có thể hướng theo hướng bất kỳ. 30

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 31

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô. 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 12. Tương tác trao đổi. a. Do nguyên lý loại trừ Pauli, hàm sóng nhiều electron phải là phản đối xưng. b. Hàm sóng tổng cộng có mức năng lượng thấp hơn khi các spin được sắp xếp thẳng hàng. c. Sự khác nhau về năng lượng là thuần túy tĩnh điện. d. Tích phân trao đổi 36

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 13. Tương tác trao đổi : trật tự từ. • Nếu tương tác trao đổi đủ mạnh thì các mômen từ sẽ trở nên trật tự mọt cách tự phát ở dưới nhiệt độ Curie. Định luật Curie-Weiss 37

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. Trật tự từ. Tương tác trao đổi có thể là: + “ ở bên trong” + “ trực tiếp” hay giữa các nguyên tử ( sự chồng lấn quỹ đạo). + Gián tiếp qua các nguyên tử không từ tính.( siêu trao đổi). 38

Coupling Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô Exchange Coupling (Quantum mechanical) Order Thermal Fluctuations Disorder “becoming” paramagnetic e.g. ferromagnetic 39

Magnetic coupling Direct exchange Indirect exchange Super exchange Double exchange RKKY interaction Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 40

Magnetic coupling Direct exchange Indirect exchange Super exchange Double exchange RKKY interaction Mn2+ O2- Mn2+ Super exchange e.g. MnO Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô Electronic interaction between two molecular entities mediated by one or more different molecules or ions. Nếu 2 iôn cùng hóa trị (ví dụ Mn4+ với Mn4+), tương tác trao đổi sẽ là âm, ta có tương tác siêu trao đổi tạo ra tính phản sắt từ. http://www.iupac.org/goldbook/S06141.pdf 41

Magnetic coupling Direct exchange Indirect exchange Super exchange Double exchange RKKY interaction Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô Mn3+ O2- Mn4+ Double exchange (requires mixed valence) ferromagnetic Trong trường hợp 2 iôn khác hóa trị (ví dụ Mn4+ với Mn3+) ta sẽ có tương tác trao đổi kép tạo ra tính sắt từ 42

Magnetic coupling Direct exchange Indirect exchange Super exchange Double exchange RKKY interaction Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 43 http://www.cmp.liv.ac.uk/frink/thesis/thesis/node71.html

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. Trật tự từ. Bảng 3. 44

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 14. Các hợp kim sắt từ- Đường cong Slater-Pauling. Xét các hợp kim của kim loại chuyển tiếp 3d. Đường cong phụ thuộc của mômen từ nguyên tử vào số điện tử trung bình trên một nguyên tử của các kim loại và hợp kim. Các hợp kim Fe-Co-Ni-Cu nghiêng trên cùng một đường. • Mômen từ cực đại với -Fe30Co70 • Đối với các cái khác phải thực hiệnvới vùng đầy. 45

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. 15. Các nguyên tố đất hiếm từ. • Các giản đồ rất giàu pha • Các mômen từ cao ( theo Hund) • Khó để làm việc (phản ứng rất mạnh, đắt tiền…) • Hữu ích hơn như các hợp kim : NdFeB, SmCo5. 46

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.1. Những nguyên lý cơ bản của từ học. Các chất phản sắt từ. Bảng 5. Một vài chất phản sắt từ 47

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô 2.2. Các tính chất cơ bản của các vật liệu sắt từ. 48

Chương 2. Những nguyên lý cơ bản của tính chất từ và vật liệu từ cấu trúc nanô. 2.2. Các tính chất cơ bản của các vật liệu sắt từ. Với mỗi đômen: |M| = Ms Mômen từ tổng cộng là: m = Ms V↑ u - Ms V↓ u Nếu V↑ = V↓ thì mômen từ riêng bằng không. 51

Lưu lại thông tin cần thiết :

Lưu lại thông tin cần thiết :

Presentation Transcript