纳米材料的磁学特性.pptx

纳米材料的磁学特性汇报人：学号：content纳米材料的特异效应 量子尺寸效应纳米材料的特异效应小尺寸效应表面与界面效应宏观量子隧道效应介电限域效应纳米材料的磁学特性当组成材料的尺寸达到纳米量级时,纳米材料表现出的性质与体材料有很大的不同，也不同于微观的原子和分子。在纳米尺度范围内原子及分子的相互作用,强烈地影响物质的宏观性质。Ni颗粒的矫顽力Hc与颗粒直径d的关系纳米材料的磁学特性一、超顺磁性铁磁性纳米颗粒的尺寸减小到一定临界值时，进入超顺磁状态。其原因是：在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动能可比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向上，易磁化方向做无规律的变化,结果导致超顺磁性的出现。纳米材料的磁学特性 磁化曲线无磁滞现象。直观的说，超顺磁性就是当有外加磁场的时候，材料具有明显的磁性，当去掉外磁场时，材料磁性消失。悬浮在汞中的半径为2.2nm的Fe粒子磁化曲线纳米材料的磁学特性 二、高矫顽力纳米粒子尺寸高于超顺磁临界尺寸时，通常呈现高的矫顽力。Fe纳米微粒矫顽力与颗粒粒径和温度的关系 起源有两种模型：(1) 一致转动模型；(2) 球链反转磁化模型。前者的解释是：当粒子尺寸小到某一尺寸时，每个粒子就是一个单磁畴。例如Fe的单磁畴临界尺寸为12nm，Fe3O4 为40nm。每个单磁畴的纳米粒子实际上成为一个永久磁铁，要使该磁铁去磁，必须使每个粒子整体的磁矩反转，这需要很大的反向磁场，因此具有较高的矫顽力。该模型预测值通常偏高。球链模型认为，由于净磁作用球形纳米Ni粒子形成链状，以此作为理论推导的前提。纳米材料的磁学特性 三、高磁化率纳米粒子的磁性与其所含的总电子数的奇偶性密切相关，每个微粒的电子可以看成一个体系，电子数的宇称可为奇或偶。电子数为奇数的粒子集合体的磁化率?服从居里－外斯定律，量子尺寸效应使磁化率遵从d -3规律；电子数为偶数的系统，?∝ kBT，并遵从d 2规律。纳米材料的磁学特性 四、低居里温度居里温度是物质磁性的重要参数，通常与交换积分Jc成正比，并与原子构型和间距有关。对于薄膜，理论与实验研究表明，随着铁磁薄膜厚度的减小，居里温度下降。对于纳米微粒，由于小尺寸效应和表面效应而导致纳米粒子的本征和内禀的磁性变化，因此具有较低的居里温度。纳米材料的磁学特性 磁学特性与特异效应的关系纳米材料的磁学特性起源于多种效应。如：磁有序态向磁无序态的转变(超顺磁性)源于小尺寸效应(各向异性能)；高矫顽力也源于小尺寸效应(单畴临界尺寸)；而量子尺寸效应则是纳米材料磁化率增大的主要原因；铁磁质居里温度降低则来源于界面效应。参考文献 王文亮等.21世纪最有前途的材料——纳米材料的结构与化学特性,延安大学学报,2000,19(4)朱世东等.纳米材料国内外研究进展Ⅰ,热处理技术与装备,2010,31(3)翟庆洲等.纳米材料研究进展Ⅰ,化学研究与应用,1998,10(3)李泉等.纳米粒子,化学通报,1995,(6)谢谢大家！