Magnetik nanoyapı, yapay bir heteroyapıdır; ferromagnetik ve
non-magnetik alternatif tabakalardan oluşan çok tabakalı bir filmdir. Magnetik
nanoyapı giant veya tünel magnetodirençle karakterize edilir.
Örneğin, nanoyapı
Co–Ni–Cu/Cu altenatif tabakalar, ferromagnetik Co–Ni–Cu tabakası ve
non-magnetik Cu tabakadan oluşur. Bu tabakaların kalınlığı elektron serbest
yolu kadardır (birkaç nanometre). Uygulanan dış magnetik alan şiddetinin
sıfırdan pozitif bir değere değiştirilmesiyle, multitabakalı bir nanoyapının
magnetik konfigürasyonu elektrik direnci çok geniş bir aralıkta değişecek
şekilde modifiye olur. Co-Ni-Cu/Cu nanoyapıda en büyük giant magnetodirence Cu
tabakaların kalınlığı 0.7 nm olduğu zaman ulaşılır. Magnetik nanoyapılar
magnetik alan sensörleri olarak kullanılabilir.
Magnetik davranış tipleri ferromagnetik, ferrimagnetik, antiferromatik, paramagnetik ve diamagnetiklerdir.
Ferromagnetik: Doğal
magnetik davranışlar gösteren Fe, Ni, Co, Gd, Dy elementleri ve diğer bazı
elementlerin sergilediği ferromagnetik davranışlardır. Tüm ferromagnetik
malzemeler Curie sıcaklığının (Tc elementin Curie sıcaklığı) altında
(T £ Tc) doğal magnetik özellikler, üstünde
(T ³ Tc) olduğunda ise, paramagnetik
özellikler sergiler. Curie sıcaklığının altında elementin doğal magnetizasyonu,
atomların, iyonların veya hareketli elektronları magnetik momentlerinin
geniş-aralıklı düzenlenmelerinden ileri glir. Ferromagnetik düzen (sıralanma)
magnetik momentlerin eşleşmeleriyle gerçekleşir.
Ferromagnetik, ferromagnetizmanın gözlemlendiği substans
veya malzemedir; Curie noktasının altında sıcaklığa spontan magnetizasyonun
etkisidir.
Ferromagnetler geçiş elementleridir: Fe, Co, Ni, bazı
toprak alkali elementler (Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm); metal ikili ve çok bileşenli
alaşımlar ve yukarıdaki metallerin birbirleri ile ve diğer ferromagnetik
olmayan elementlerin bileşikleri; amorf alaşımlar, örneğin metal cam dahil (%
80 Fe,% 20 B); bazı aktinit bileşikleri, örneğin UH3; seyreltik
paramagnetik atom sübstitüsyon çözeltileri (örneğin, Pd matriste Fe veya Co ve
EuO, La1-xCaxMnO5 (0.4>x>0.2) gibi
çeşitli oksit bileşikleri).
Ferromagnetler yumuşak ve sert magnetik olarak ikiye
ayrılır. Yumuşak malzemeler düşük koersivite (mazemenin magnetizasyonunu sıfıra
indirmek için gereken alan) ve düşük kalıcı magnetizasyona (sıfır alanda
magnetizasyon) sahiptir. Sert olanlarda koersivite kuvveti ve kalıcı
mıknatıslanma daha yüksekelir.
Sert magnetik feromagnetler öncelikle sürekli
mıknatısların üretiminde kullanılır. Yumuşak magnetik feromagnetler elektrik
mühendisliğinde, elektromagnetik enerjiyi mekanik enerjiye, ve tersine
dönüştüren cihazlarda (transformatörler, elektrik motorları, jeneratörler vb.)
kullanılır.
Bir ferromagnetiğin
magnetik histerezis eğrisi
Ferrimagnetik: Fizikte ferrimagnetik bir malzeme, antiferromagnetizmada olduğu gibi, karşıt magnetik momentleri olan atom popülasyonuna sahip bir malzemedir; ancak, ferrimagnetic malzemelerdeki karşıt momentler eşit değildir ve spontan (doğal) bir magnetizasyon kalır. Bu durum, popülasyon, farklı malzemeler veya iyonlar (Fe+2 ve Fe+3 gibi) içerdiğinde oluşur.
Antiferromagnetik: Antiferramagnetizma
gösteren malzemelerde atomlar veya moleküllerin magnetik momentleri, genellikle
elektronların spinleriyle ilişkilidir; komşu spinlerle (farklı sublatiste),
ters yönü işaret ederek, düzgün bir paternde yerleşir. Bu, ferromagnetizma ve
ferrimagnetizma gibi, düzenli magnetizmanın bir tezahürüdür. Genellikle,
antiferromagnetik düzen, Néel sıcaklığının
(veya magnetik düzen sıcaklığı) yeteri kadar altındaki sıcaklıklarda
bulunabilir; Néel sıcaklığının üstünde, malzeme
tipik olarak paramagnetiktir.
Paramagnetizma:
Paramagnetizma, bir dış magnetik alan uygulandığında meydana gelir; substansın
dış magnetik alanla aynı yönde magnetizasyonudur. Düşük seviyelerdeki
magnetizasyon için paramagnetlerin magnetizasyonu (M), yaklaşık olararak Curie
kanunuyla ifade edilebilir:
M = (C/T) B = x B
(B = magnetik akı yoğunluğu, T = mutlak sıcaklık, C =
malzemenin Curie sabiti, x = duyarlılık)
Diamagnetik:
Diamagnetizma, dış magnetik alana zıt yönde magnetize olma özelliğidir. Bir
diamagnetik, negatif magnetizma gösterir; su, DNA, pek çok organik madde (yağ
ve plastik ..) ve çeşitli metaller (Hg, Au, Bi ..) ve süperiletken, v.s.
