《纳米磁性材料的研》PPT课件.ppt

纳米磁性材料的研究进展
应用化学
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一、纳米磁性材料简介
纳米材料又称纳米结构材料,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料(1-10nm),或由它们作为基本单元构成的材料,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系,因此,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。
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一、纳米磁性材料简介
磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱和基础,广泛应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域。而现代社会信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能方向发展,因而要求磁性材料向高性能、新功能方向发展。所以具有优良性能的纳米磁性材料得到了很好的研究及应用。
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二、磁性材料发展
磁性是物质的基本属性之一。早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁Fe3O4),我国古代人民最早用磁石和钢针制成了指南针,并将它用于军事和航海。
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二、磁性材料发展
对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。
1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上
1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流
1831年,英国科学家法拉第(Faraday)发现了电磁感应定律,并提出磁场的概念,为统一电磁理论打下了基础
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二、磁性材料发展
1834年,俄国物理学家楞茨(Lenz),(Maxwell)将电和磁现象联系起来,系统地提出了关于电磁场的麦克斯韦方程组,并预言了电磁波的存在
1888年德国物理学家赫兹(Hertz)证实了麦克斯韦的电磁场理论
十九世纪末随着铁磁性和抗磁性的发现,法国物理学家居里(Curie)深入考察了抗磁性和顺磁性与温度的关系,建立了顺磁磁化率与温度成反比的实验规律——居里定律。居里的研究成果推动了固体磁性理论的蓬勃发展
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二、磁性材料发展
1905年朗之万(Langevin)将经典统计力学应用到一定大小的原子磁矩系统,推导出了居里定律
1907年,法国的物理学家外斯(Weiss)提出了铁磁体内部存在分子场和磁畴的假设,在理论上定性地解释了铁磁体的磁性
二十世纪20年代后,随着量子力学的发展,人们对物质磁性的认识进入了崭新的阶段
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三、纳米磁性材料特点
量子尺寸效应:材料的能级间距是和原子数N成反比的,因此,当颗粒尺度小到一定的程度,颗粒内含有的原子数N有限,纳米金属能级附近的电子能级由准连续变为离散,纳米半导体微粒则存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道,能隙变宽。当这能隙间距大于材料物性的热能,磁能,静电能,光子能等等时,就导致纳米粒子特性与宏观材料物性有显著不同。例如,导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体,磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关,比热亦会反常变化,光谱线会产生向短波长方向的移动,这就是量子尺寸效应的宏观表现。
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三、纳米磁性材料特点
小尺寸效应:当粒子尺度小到可以与光波波长,磁交换长度相当或更小时,原有晶体周期性边界条件破坏,物性也就表现出新的效应,如从磁有序变成磁无序,磁矫顽力变化,金属熔点下降等。
宏观量子隧道效应:微观粒子具有穿越势垒的能力,称为量子隧道效应。它限定了磁存储信息的时间极限和微电子器件的尺寸极限。
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