Намагничевание без приложения внешнего магнитного поля
Исследователи предлагают метод намагничивания материала без приложения внешнего магнитного поля.
Намагничивание материала без приложения внешнего магнитного поля предлагается исследователями из Государственного университета Сан-Паулу (UNESP), Бразилия, в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports , где они подробно описывают экспериментальный подход, используемый для достижения этой цели.
Исследование было частью Ph.D. исследование, проводимое Лукасом Сквилланте под руководством Мариано де Соуза, профессора физического факультета UNESP в Рио-Кларо. Вклад также был сделан Исис Мелло, другим доктором философии. кандидат под руководством Соуза и Антонио Серидонио, профессор кафедры физики и химии UNESP на острове Илья-Сольтейра. Группу поддержал ФАПЕСП.
«Короче говоря, намагничивание происходит, когда соль сжимается адиабатически, без теплообмена с внешней средой» , - сказал Соуза. «Сжатие повышает температуру соли и в то же время перестраивает спины ее частиц. В результате общая энтропия системы остается постоянной, а система остается намагниченной в конце процесса».
Чтобы понять это явление, стоит вспомнить основы спина и энтропии.
Спин - это квантовое свойство, которое заставляет элементарные частицы (кварки, электроны, фотоны и т. Д.), Составные частицы (протоны, нейтроны, мезоны и т. Д.) И даже атомы и молекулы вести себя как крошечные магниты, направленные на север или юг - вращение вверх и вращение вниз - при воздействии магнитного поля .
«Парамагнитные материалы, такие как алюминий, который является металлом, намагничиваются только при приложении внешнего магнитного поля . Ферромагнитные материалы, в том числе железо, могут проявлять конечную намагниченность даже в отсутствие приложенного магнитного поля, потому что они имеют магнитные домены», - пояснил Соуза. .
Энтропия - это в основном мера доступных конфигураций или состояний системы. Чем больше количество доступных состояний, тем больше энтропия. Австрийский физик Людвиг Больцманн (1844–1906), используя статистический подход, связал энтропию системы, которая является макроскопической величиной, с числом возможных микроскопических конфигураций, составляющих ее макросостояние. «В случае парамагнитного материала энтропия представляет собой распределение вероятностей, которое описывает количество вращений вверх или вниз в частицах, которые он содержит», - сказал Соуза.
В недавно опубликованном исследовании парамагнитная соль была сжата в одном направлении. «Приложение одноосного напряжения уменьшает объем соли. Поскольку процесс проводится без теплообмена с окружающей средой, сжатие вызывает адиабатическое повышение температуры материала. Повышение температуры означает повышение энтропии. "Общая энтропия в системной константе, должен быть компонент локального уменьшения энтропии, который компенсирует повышение температуры. В результате спины имеют тенденцию выравниваться, что приводит к намагничиванию системы", - сказал Соуза.
Полная энтропия системы остается постоянной, а адиабатическое сжатие приводит к намагничиванию. «Экспериментально адиабатическое сжатие достигается, когда образец сжимается в течение меньшего времени, чем требуется для тепловой релаксации - типичное время, необходимое системе для обмена теплом с окружающей средой», - сказал Соуза.
Исследователи также предполагают, что адиабатическое повышение температуры может быть использовано для исследования других взаимодействующих систем, таких как конденсаты Бозе-Эйнштейна в магнитных изоляторах и диполярные системы спинового льда.
Комментарии
Отправить комментарий