Ferromagnetismus

tarbaig · Anmeldungsdatum: 22.02.2007 Beiträge: 2

Hi ich habe da ein kleines aber interesanntes problem mit dem ferromagnetismus, es betrifft die Bildung der weisschen bezirke (ja ich habe den beitrag dazu schon gelesen :-) )

Soweit ich das verstanden habe entstehen die weißschen Bezirke aus statistiscchen häufungen von atomaren dipolen einer ausrichtung, die tatsache das sie stabil sind und welche ausdehnung sie annehmen wird dann durch ein ernergetisches Minimal prinzip beschrieben.

Mein Problem ist nun das ferromagnete Metalle sind und deren Ausenelektronen sollten bei raumtemperatur durch das fermiflüssigkeits modell beschrieben werden, dadurch fehlen aber die am Atom lokalisierten elektronen in den (nicht vollen) Aussenorbitalen, weshalb es eigentlich keine Atomaren dipole geben sollte sondern nur den Paramagnetismus aus der Spinpolarisation.

Werden also nicht alle möglichen elektonen in die Leitungsbänder abgegeben ( ich denke da an die energetische überlappung von s und d Orbitalen) , so das ein dipolmoment verbleibt? und wenn das der fall ist wieso kommt ferromagnetismus dann nicht bei sämtlichen übergangs metallen vor?

Ich weiss das ist nicht gerade ne frage zur schuhl physik aber wie gesagt sie ist interessant.
Im netz habe ich zu dem Problem nichts gefunden und wäre deshalb dankbar für litteratur tips und links.

Ciao

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Das mit den Leitungselektronen würde ich anders sehen.

Wenn in einem Festkörper die Leitungselektronen der Atome ein Leitunsband bilden, in dem die Elektronen frei beweglich sind, dann heißt das nicht, dass die Atome diese Elektronen abgeben. Denn wenn ein Elektron sich zum nächsten Atom bewegt, kommt ja dafür ein anderes Elektron in die Nähe des abgebenden Atoms.

Das heißt, die Atome geben die Leitungselektronen nicht ab, sondern "teilen die Leitungselektronen miteinander". Die Elektronenzustände am Atom werden also nicht ins Leitungsband ausgeleert, sondern sie bleiben von Elektronen besetzt, nur eben nicht immer nur von demselben einzigen Elektron.

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

Der Ferromagnetismus des Übergangsmetalles Eisen kommt nicht durch lokalisierte
magnetische Momente an den Orten der Eisenatome zustande sondern durch Spin-
polarisation der Leitungselektronen. Man spricht hier auch von Bandmagnetismus
(Band von Leitungsband) oder itinerantem Magnetismus. Bei der Suche nach dem
energetisch günstigsten Zustand für die Leitungselektronen führt im Fall des
Eisens das Wechselspiel zwischen Coulombwechselwirkung, kinetischer Energie und
Pauli-Prinzip zu einer Asymmetrie der Teilladungsdichten für die beiden möglichen
Orientierungen des Elektronenspins. Man kann vereinfacht sagen, daß durch Spin-
polarisation verhindert wird, daß sich zwei Leitungselektronen an einem Eisenatom
zu nahe kommen, so daß der abstoßende Effekt der Coulomb-Wechselwirkung
verringert wird.

Die Gesamtenergie der Leitungselektronen wird durch ein subtiles Wechselspiel
zwischen gegenseitiger Coulomb Abstoßung, kinetischer Energie sowie dem Pauli-Prinzip
(quantenmechanische Austauschwechselwirkung) bestimmt. Da muß auch im Fall der
Übergangsmetalle nicht immer ein spinpolarisierter Zustand der energetisch
günstigste sein.

Gruß von Bruce

tarbaig · Anmeldungsdatum: 22.02.2007 Beiträge: 2

Danke für die schnelle und verständliche antwort!

Und wie verhällt es sich nun mit den weissschen bezirken?
Wenn ich einen Körper aus einem ferromagnetischen material aus eien zustand mit

in einen Zustand

abkühle bilden die sich ja beim unterschreiten der grenztemperatur.
Kommt das nun daher das Aufgrund der verteilungfunktion der Kinetischen energie betimmte regionen früher energetische bereiche ereichen in denen die vorhandenen potentiale berüchsichtigt werden ? Und diese Bereiche werden dann die keimzellen der weisschen bezirke? Es geht dabei nicht darum warum sie sich bilden oder um den mechanismus der bildung sondern darum wie ihre verteilung im erkalteten Körper zustande kommt.
(Ich weiss das kratzt an selbstorganisation aber ich will das ganze ja nicht berechnen/simulieren sondern nur ein umgefähres gefühl für die ursache)

Oh mann ich denke ich habe mich wirklich in dieses Thema ver-rannt/liebt.
Ciao und nochmals danke[/latex]

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

Pauschal kann man sagen: Eine homogen magnetisierte Probe ist energetisch
noch nicht optimal. Durch die Bildung der Weiß'schen Bezirke kann die
Probe ihre potentielle Energie gegnüber dem homogen magnetisierten Zustand
weiter absenken. Eine homogen magnetisierte Probe würde ein magnetisches
Feld aufweisen, daß den umgebenden Raum durchsetzt und dieses Magnetfeld
enthält Energie. Darüberhinaus wechselwirken natürlich auch die spinpolarisierten
Leitungselektronen der Probe mit dem resultierenden Magnetfeld im Inneren der
Probe. Das innere und äußere Magnetfeld kann abgebaut werden, indem sich die
Probe quasi Selbstorganisiert in Bereiche einteilt, in denen die Magnetisierung
verschieden orientiert ist. Nach außen kann der Ferromagnet dann unmagnetisch
sein, weil sich die Felder seiner verschieden magnetisierten Weiß'schen
Bezirke gegenseitig aufheben und die Elektronen im Inneren sehen ebenfalls ein
reduziertes Magnetfeld.

Gruß von Bruce