Pojęcie domeny magnetycznej odnosi się do zachowania obiektu magnetycznego pod wpływem sił zewnętrznych. W szczególności używa się ich do opisania zachowania magnesu, gdy poddany jest działaniu siły o tej samej wielkości co oś magnesu, np. momentu obrotowego. Domeny te są ważne w wielu zastosowaniach, takich jak magnetometry i radiometry.
Domeny eliptyczne
Domeny magnetyczne to maleńkie grupy atomów, które występują w wielu różnych materiałach. Mogą być spiralne, koliste, a nawet eliptyczne. Namagnesowanie tych domen jest zwykle ograniczone do samego materiału, ale może się rozprzestrzeniać na szersze obszary.
Niektóre domeny magnetyczne są tak małe, że mogą mieć postać bąbelków. Jednak większość domen nie jest tak mała. Na przykład kilka ziaren w stopie mikrokrystalicznym (Nd2Fe14B) ma domeny magnetyczne, które charakteryzują się paskami o przeciwnym kierunku.
Istnieje kilka metod przewidywania struktury domen magnetycznych. Obejmują one kombinacje różnych pól magnetycznych, obróbki termicznej i składu próbki. W niektórych przypadkach przewidywania te opierają się na zrozumieniu interakcji między polami magnetycznymi i naprężeniami.
Promienie X są potężnym narzędziem do badania domen magnetycznych materiałów. Można je wykorzystać w rzeczywistych sytuacjach do obserwacji wzorów, które nie są widoczne gołym okiem.
Domeny pasmowe
Domeny pasmowe mają różne stopnie namagnesowania w zmiennych kierunkach. Domeny te powstają w materiałach polikrystalicznych. Kiedy zewnętrzne pole magnetyczne jest usuwane z materiału, domeny zwiększają swój rozmiar.
Domeny magnetyczne są użytecznym narzędziem do pomiaru właściwości magnetycznych różnych typów materiałów. Mogą być również wykorzystywane do identyfikacji granic dużych prowincji iglastych.
Tworzenie domeny opiera się na interakcji pól magnetycznych w innych częściach próbki. Interakcja ta zmniejsza energię magnetostatyczną w próbce. Na przykład, twarda magnetyczna domena bąbelkowa jest stabilną formą domeny, która ma wystarczającą liczbę linii Blocha, aby wspierać jej ruch.
Jednym z najbardziej intrygujących aspektów domeny magnetycznej jest to, że można ją stworzyć w stosunkowo prosty sposób. Dobrym sposobem na to jest zastosowanie gradientowego pola magnetycznego.
Odchylenie domeny w gradientowym polu magnetycznym jest spowodowane precesją Larmora jej momentów ściennych. Zależy to od liczby pionowych linii Blocha w domenie. Nie jest to jednak jedyny czynnik, który wpływa na kąt ugięcia. Zależy on również od średnicy domen i tłumienia związanego z materiałem domeny pęcherzykowej.
Niekolinearne antyferromagnety (AFM)
Niekolinearne antyferromagnety (AFM) mają wielki potencjał w zastosowaniach spintronicznych. Dzieje się tak dlatego, że mają znacznie szybszą dynamikę spinu niż konwencjonalne FM-y. Jednak brakuje im anizotropii kształtu i są trudno dostępne na poziomie mikroskopowym. Mają też bardzo małe namagnesowanie. Uważano, że kontrolowanie i wykrywanie makroskopowych reakcji w AFM-ach jest trudne ze względu na małe namagnesowanie netto.
Ostatnio niekolinearne AFM-y zostały odkryte w serii materiałów Heuslera. W szczególności dużo uwagi przyciągnął sześciokątny Mn 3 Y (Y = Ge, Sn, Ga). Materiały te mają unikalne właściwości strukturalne i magnetyczne, które doprowadziły do wielu badań.
Materiały te wykazują anomalny efekt Halla i efekt Nernsta. Przewiduje się, że ten ostatni występuje w niekolinearnych planarnych AFM. Ponieważ są one głównie wrażliwe na powierzchnię, technika ta ma zastosowanie tylko w niektórych badaniach przestrzennych.
Co więcej, niekolinearne AFM mogą stanowić ważne odpowiedniki kolinearnych antyferromagnetyków. Co więcej, charakteryzują się one ultraszybką dynamiką spinową. W przeciwieństwie do zwykłych AFM-ów, wykazują one również nie zanikającą krzywiznę Berry’ego.
Magnesy spiralne zmniejszają losowe odwrócenie domen
Magnesy spiralne są obiecującą techniką łagodzenia losowego odwrócenia domen magnetycznych. Możliwość kontrolowania właściwości magnetycznych jest bardzo interesująca dla naukowców. Badania nad nanostrukturą magnesów chiralnych pozwalają na wgląd w sposób zachowania się tych domen. Odkrycia te mogą pomóc w przyszłych badaniach nad kontrolowaniem właściwości magnetycznych.
Magnesy chiralne są tworzone przez wstawianie atomów manganu pomiędzy sześciokątne warstwy związków dwusiarczku niobu. Materiały te wykazują silne pole magnetyczne w obecności prądu stałego.
Badacze z Oak Ridge National Laboratory, Indiana University-Purdue University Indianapolis i Louisiana State University badali właściwości magnesów chiralnych. Ich wyniki wskazują, że można kontrolować właściwości magnetyczne tych magnesów. Są one również interesujące dla naukowców badających przejścia izolator-metal.
W tym badaniu przeprowadzono symulacje Monte Carlo, aby określić zachowanie chiralnych ścian domenowych podczas zmiany namagnesowania. Do przeprowadzenia symulacji wykorzystano efektywne pole termiczne w temperaturze 300 K.