span.fullpost {display:inline;}

2004/12/11

Từ tính của các kim loại

Dạ Trạch

Từ tính của các ô-xít và một số vật liệu có điện tử tương đối định xứ tại nguyên tử hoặc ion (thường là phản sắt từ) được giải thích bằng tương tác siêu trao đổi và tương tác trao đổi Heisenberg. Đó là hệ quả của nguyên lí loại trừ Pauli đặc biệt là bản chất phản đối xứng của hàm sóng của điện tử. Tương tác điện tử-điện tử tại các vị trí khác nhau có tồn tại trong các ô-xít nhưng thường là yếu.

Bài này chúng ta nghiên cứu về tính chất từ của kim loại, đó là những hệ trong đó điện tử từ hai hay nhiều vị trí khác nhau có thể cùng chiếm một liên kết cộng hóa trị hay liên kết kim loại. Đối với kim loại chuyển tiếp chúng ta gặp khó khăn vì các điện tử d trong các kim loại này không hẳn là định xứ mà cũng không hẳn là linh động. Đôi lúc chúng thể hiện như là các điện tử tự do nhưng đôi lúc lại thể hiện như là các điện tử định xứ. Mặc dù tương tác Heisenberg được áp dụng cho các điện tử định xứ với tương tác trao đổi yếu nhưng mô hình đó vẫn thường được áp dụng để mô tả tính chất sắt từ (J âm) và phản sắt từ (J dương) trong các kim loại. Trên thực tế, tương tác trao đổi trong kim loại phức tạp hơn nhiều. Thường thì tương tác trao đổi được đưa vào như là các số hạng bổ chính trong tính toán cấu trúc vùng năng lượng. Trước hết ta hãy bắt đầu bằng các dữ kiện thực nghiệm.

ĐƯỜNG CONG SLATER-PAULING


(Hình 1)
Đường cong Slater-Pauling cho thấy mô men từ (đơn vị là mB) đối với các hợp kim là một hàm của mật độ điện tử hóa trị hay thành phần hợp kim.
Mô men từ trung bình trên một nguyên tử sắt, cô-ban và ni-ken lần lượt là 2.2, 1.7 và 0.6 mB. Hình 1 cho thấy mô men từ của một số hợp kim, ta thấy rõ ràng mô men từ phụ thuộc vào số điện tử trung bình trên một nguyên tử. Lấy ví dụ Co có số nguyên tử là Z=27 và hợp kim Fe50Ni50 cũng có số nguyên tử trung bình Z=27, và chúng có mô men từ trên một nguyên tử bằng nhau. Giá trị mô men đạt cực đại khoảng 2.5 mB với Z=26.5 điện tử/nguyên tử đối với hợp kim có cấu trúc BCC như là FeNi, FeCr.
Mô men từ của các kim loại và hợp kim trên có thể tính toán chính xác từ cấu trúc vùng năng lượng. Nhưng trước hết ta phải xem xét ba khái niệm:

1. Hình 2 cho minh họa sự mở rộng của các mức năng lượng (trường hợp này là các trạng thái 4s và 3d) khi khoảng cách giữa các nguyên tử giảm đi. Chú í rằng trạng thái 4s (l=0) nằm gần hạt nhân hơn trạng thái 3d (l!=0) nhưng trạng thái 4s lại mở rộng hơn trạng thái 3d nên chúng có xu hướng tương tác với các nguyên tử lân cận tại các khoảng cách xa hơn. Các trạng thái nằm ở dưới vùng đang xem xét là các trạng thái liên kết có hàm sóng đạt cực đại tại khoảng giữa các nguyên tử trong khi các trạng thái nằm trên vùng đang xét là các trạng thái phản liên kết với hàm sóng có giá trị thấp ở khoảng giữa các nguyên tử. Hình 2 cho thấy vùng điện tử gần tự do s trải rất rộng và theo hàm E1/2 còn vùng d có mật độ trạng thái cao hơn và trải hẹp. Diện tích của vùng s so với d là 2:10. Với mức Fermi như hình vẽ thì nếu mức Fermi thay đổi sẽ làm thay đổi diện tích của vùng d nhiều hơn vùng s. Đây chính là nguyên nhân quan trọng làm cho tính chất từ chủ yếu phụ thuộc vào trạng thái d.


(Hình 2)
(a) Sự biến đổi của trạng thái 4s và 5d theo khoảng cách giữa các nguyên tử; (b) mật độ trạng thái 4s và 3d của các điện tử có spin thuận và nghịch bị dịch khỏi nhau.

2. Lí thuyết Weiss về sắt từ giả thiết có một trường hiệu dụng nội tại HE=lM. Cơ học lượng tử cho thấy đó là do tương tác Culomb tạo nên trong các hệ có hàm sóng tuân theo nguyên lí loại trừ Pauli. Trường hiệu dụng này gây ra một dịch chuyển giữa vùng có spin thuận và spin nghịch của vùng d (hình 2b). Còn vùng s gần như tự do nên sự dịch chuyển là rất nhỏ làm cho số điện tử s có spin thuận và nghịch gần như bằng nhau. Theo qui tắc Hund thứ nhất thì trước tiên các điện tử sẽ lấp đầy các trạng thái suy biến với các spin sắp xếp song song với nhau, điều này làm giảm lực đẩy Culomb giữa các điện tử có cùng điện tích âm vì chúng chiếm các trạng thái quỹ đạo có độ phủ vùng theo không gian nhỏ nhất. Nhưng đối với các trạng thái không bị suy biến, để có thể đặt điện tử vào các trạng thái không bị suy biến đó nhằm thỏa mãn quy tắc Hund thì phải cần thêm một năng lượng, năng lượng này sẽ lớn nếu trạng thái đó trải rộng trong không gian (tương đương với mật độ trạng thái Z(E) nhỏ). Sự cạnh tranh giữa việc tiết kiệm năng lượng trao đổi và chi phí cho động năng được biểu diễn bằng tiêu chuẩn Stoner cho một hệ có tính sắt từ:

J(EF) Z(EF) > 1 (1)

Một hệ có tính sắt từ mạnh nếu hệ đó có tích phân trao đổi và mật độ trạng thái cao tại mức Fermi.

3. Cần lưu í rằng các trạng thái liên kết giữa các nguyên tử sẽ ưu tiên các cặp spin phản song song với nhau, ngược lại, các trạng thái phản liên kết ưu tiên các cặp spin song song với nhau. Đó là một trong những lí do làm cho các nguyên tố nữa đầu dãy kim loại chuyển tiếp – V, Cr, Mn (EF nằm trong phần liên kết của vùng d) có tính phản sắt từ và các nguyên tố ở nửa cuối dãy – Fe, Co, Ni (EF nằm trong phần liên kết của vùng d) có tính sắt từ.

(Còn nữa)

32 Comments:

Anonymous duc said...

test

9:13 PM  
Blogger Lin Huang said...

abercrombie and fitch new york
gucci
coach outlet store online
coach factory outlet
abercrombie
coach outlet
michael kors outlet online
christian louboutin outlet
hollister kids
air jordan 13
lebron james shoes
prada uk
gucci outlet
abercrombie store
hollister clothing store
toms outlet
michael kors purse
kobe shoes
beats solo
kate spade
lebron james shoes
michael kors
louis vuitton outlet
michael kors outlet
insanity workout
cheap jordans
jordan 11
coach factory outlet
true religion jeans
ralph lauren outlet
louis vuitton
coach factory outlet online
michael kors outlet
jordan 11s
chanel handbags
ray ban outlet
chi flat iron
tory burch outlet online
mulberry uk
true religion jeans
caihuanglin20150612

8:49 AM  
Blogger Callie Darla said...

It was wondering if I could use this write-up on my other website, I will link it back to your website though.Great Thanks.
Cmdent Travel |

Girl Travel |

Travel Kyouto |

Travel Toward |

Time Travel Today |

Yonse Travel |

Jomari Travel |

Home Gard Funding |

Big Home |

Rapid Homes |

5:17 PM  
Blogger Jonny Thomas said...

I am very happy to discover your post as it will become on top in my collection of favorite blogs to visit.
Away Health Club |

On Care Cream |

AZ Health Care |

My Fitness Tree |

Fourth Sector Health |

Sandiego Fitness Club |

Live it Health For Life |

Green Up County Health |

Vision Care |

Loving Care |

1:35 AM  
Blogger Ashton Belton said...

These are things that you could not survive without. They include, of course, food, water and shelter. Even here, these should be at a minimum. Thanks.
http://www.cleantechcalender.com |

http://www.dasunnytechnicalservices.com |

http://www.capecoralcomputercenter.com |

http://www.electricbicycletechnologies.com |

http://www.noworriesluxuryauto.com |

http://www.applusautointernational.com |

http://www.grobautomation.com |

http://www.borrisautoparts.com |

http://www.autoinjurywis.com |

http://www.vpmautogb.com |

5:19 PM  
Blogger Richard Lake said...

I am really enjoying reading your well written articles. It looks like you spend a lot of effort and time on your blog. I have bookmarked it and I am looking forward to reading new articles.
http://www.autobarge.org |

http://www.pageoneauto.org |

http://www.laautodeals4less.org |

http://www.circuitauto.org |

http://www.autobrill.org |

http://www.helpleehomeless.org |

http://www.eyeonthestatehouse.org |

http://www.creatinghomefullness.org |

http://www.mcathome.org |

http://www.teachinghouse.org |


8:39 PM  
Blogger Alden Barclay said...

Don’t forget the legion of Gothic fans out there keeping an eye on you/this, and let us know once in a while you’re still alive hehe!
tek4health.com |

coolhealthlive.com |

baselinehealthgroup.com |

newfairfieldhealth.com |

healthynightlight.com |

ne-urgentcare.com |

hflivehealthy.com |

medicareccr.com |

vhghealthcenters.com |

healthconceptswi.com |

11:18 AM  
Blogger marly aaran said...

There will be no voice acted version due to the fact that the original voice actors would be way too expensive and a fan version would destroy the immersion.
homegardfunding |

eatbigorgohome |

rapidhomeschool |

obd-home |

hometorrevieja |

rsnewhomes |

myhomeballarat |

sendacardhome |

7thhome |

luxuryhomestogo |

3:57 PM  
Blogger Julie Wilson said...

Don’t forget the legion of Gothic fans out there keeping an eye on you/this, and let us know once in a while you’re still alive hehe!
timesntechnology |

ssp-ebusiness |

hbc-business |

lawfirmprofits |

greatbusinessforum |

businessjetpeople |

sagebusinesscoach |

ageinvestment |

headlineprofits |

marketonlineprofits |

2:53 PM  
Blogger Xianjun Ranqin said...

qihang0921,adidas shoes
ugg boots
lebron james shoes
pandora bracelets
tods outlet
toms wedges
celine handbags
retro jordans
michael kors outlet online
nike free runs
prada outlet
abercrombie
true religion outlet
longchamp pas cher
mont blanc pens
ray ban sunglasses
louboutin pas cher
cheap jerseys
longchamp handbags
air max 90
gucci
nike blazer
uggs on sale
cheap jordans
mcm handbags
nike cortez
cheap uggs boots
hermes uk
canada goose outlet
kate spade outlet
nike huarache trainers
jordan pas cher
moncler outlet
nike running shoes
gucci shoes
ray ban sunglasses outlet
christian louboutin shoes
north face uk
kevin durant shoes
oakley sunglasses wholesale
q

9:56 AM  
Blogger Junda Xu said...

20151026 junda
michael kors outlet
louis vuitton outlet
nfl jerseys
cheap ugg boots
Coach Factory Outlet Online Sale
air max 95,nike golf,nike janoski,air max 1,nike canada,nike plus,nike shox,nike factory store
Louboutin Red Bottoms Shoes Outlet
oakley sunglasses
louis vuitton outlet
ralph lauren polo
michael kors outlet
michael kors outlet sale
ugg boots
Authentic Louis Vuitton Handbags Cheap Online
mont blanc
michael kors outlet
Gucci Outlet Online Sale
michael kors handbags
Authentic Louis Vuitton Belts Outlet Store
michael kors outlet
Coach Factory Outlet Private Sale
true religion jeans
tory burch outlet
Oakley Vault Outlet Store Online
hollister clothing store
nike trainers
Louis Vuitton Handbags Official Site
michael kors handbag
Louis Vuitton Handbags Factory Store
uggs australia

10:38 AM  
Blogger 柯云 said...

2016-01-09keyun
cheap ugg boots
louis vuitton outlet
louis vuitton bags
oakley sunglasses
cheap tods
uggs for men
tory burch shoes
oakley sunglasses
michael kors outlet
hollister kids
michael kors outlet clearance
nike huarache white
cheap ray ban sunglasses
kobe 8
coach clearance
cheap air jordans
louis vuitton outlet stores
jordan shoes
ugg boots outlet
cheap oakley sunglasses
timberlands
michael kors outlet
celine handbags
coach outlet
michael kors outlet
louis vuitton purses
ray ban outlet
coach outlet
canada goose outlet online
fake oakley sunglasses
uggs outlet
canada goose coats
ugg australia outlet
nfl jerseys wholesale
hollister kids
coach outlet
christian louboutin shoes
louis vuitton bags
gucci outlet

4:40 PM  
Blogger chenlili said...

chenlili20160324
the north face jackets
christian louboutin sale
hollister jeans
oakley store
ghd hair straighteners
nike roshe run mens
ugg outlet
ugg for cheap
copy watches
kate spade outlet
tory burch flats
louis vuitton uk
nike free 5.0
louis vuitton bags
coach outlet online
kate spade outlet
nfl jerseys
jordan retro 4
toms outlet
michael kors outlet
ralph lauren outlet
fit flops
nike trainers sale
coach outlet online
kate spade purses
louis vuitton outlet
tods outlet store
gucci handbags
vans sneakers
louis vuitton
burberry sale
replica rolex watches
jordan 3s
oakkey sunglasses
michael kors outlet
michael kors outlet

8:42 AM  
Anonymous Anonymous said...

I like the way you described the topic with such clarity. Thanks for Describing Everything.http://www.gainprofit.net |

12:09 PM  
Anonymous Anonymous said...

Superbly written article, if only all bloggers oered the same content as you, the internet would be a far better place..http://www.carsoncityghostwalk.net |

12:25 PM  
Anonymous Anonymous said...

Hey there thanks for showing me this. I must say that your blogpost was the most enjoying read I've seen in a long time. Greetings from personal trainer berlinhttp://www.farmhouseurban.net |

1:51 PM  
Anonymous Anonymous said...

This was the first place that told me the answer. I have added you to my bookmark list to check out new articles you posthttp://www.downtowntechnology.net |

9:43 PM  
Anonymous Anonymous said...

They are now so popular. I am now bookmarked to this site. I am happy to be one of their community.http://www.healthcareacoustics.net |

12:00 PM  
Anonymous Anonymous said...

Excellent share, this is a really quality post. In underlying objects theory I’d like to write like this too. Taking time and real effort to make a good article.http://www.softwareconsortium.org |

12:34 PM  
Anonymous Anonymous said...

Generally I do not read article on blogs, but I wish to say that this write-up very compelled me to check out and do so! Your writing style has been amazed me. Thanks, very nice post.http://www.thehalfwayhouse.org |

6:21 PM  
Anonymous Anonymous said...

Hey there thanks for showing me this. I must say that your blogpost was the most enjoying read I've seen in a long time. Greetings from personal trainer berlinhttp://www.nonprofitva.org |

2:31 PM  
Anonymous Anonymous said...

It is really a nice and useful piece of information. I am glad that you shared this helpful information with us. Please stay us up to date like this. Thank you for sharing.http://www.bestofgaytravel.com |

1:56 PM  
Anonymous Anonymous said...

This was the first place that told me the answer. I have added you to my bookmark list to check out new articles you posthttp://www.discovertraveltours.org |

2:30 PM  
Anonymous Anonymous said...

The good slicing points and portal easily accept wide range of connections to summarize new ideas with proper scale marketing to run right business.http://www.weddingtrumpeter.org |

1:09 PM  
Blogger Rupert Allason said...

It was a positive conversation and each day since then he has made an effort to come and speak to her about his success of the day. http://www.dutchlandtechnology.com |

2:55 PM  
Blogger Erin cody said...

I am very happy to find this site. I wanted to thank you for this immense read!! I absolutely enjoying every petite bit of it and I have you bookmarked to test out new substance you post. -http://www.cobaltfishfood.com |

2:29 PM  
Anonymous Anonymous said...

This topic is the one that I have been looking into from last 3 days and your insight is extremely useful. Thanks for sharing this information. http://www.urbanfitnessgroup.com |

2:49 PM  
Anonymous Anonymous said...

Excellent. one of the best articles I have every read. This is the information which I have been searching. Great information.http://www.autocarsupdate.org |

12:53 PM  
Anonymous Anonymous said...

Excellent. one of the best articles I have every read. This is the information which I have been searching. Great information.http://www.autocarsupdate.org |

1:01 PM  
Anonymous Anonymous said...

Interesting and amazing how your post is! It Is Useful and helpful for me That I like it very much, and I am looking forward to Hearing from your next..http://www.fijibeachouse.org |

1:23 PM  
Blogger xjd7410@gmail.com said...

coach factory outlet
toms outlet
louis vuitton handbags
louis vuitton purses
cheap nfl jerseys
michael kors handbags
michael kors outlet
michael kors outlet
cheap oakley sunglasses
juicy couture
ralph lauren outlet
coach factory outlet online
hermes outlet
toms outlet
tods outlet online
ralph lauren polo
rolex watches
coach factory outlet
kate spade handbags
ray ban sunglasses
polo ralph lauren outlet
kate spade outlet
nike air max uk
polo ralph lauren
louis vuitton handbags
michael kors outlet clearance
nike air max 90
timberland outlet
ghd flat iron
michael kors outlet clearance
chenyingying2016716

5:06 PM  
Blogger Unknown said...

oakley sunglasses
cheap mlb jerseys
tiffany jewellery
north face jackets
ralph lauren polo shirts
nike roshe run
nfl jerseys wholesale
canada goose jackets
louis vuitton outlet stores
swarovski crystal
chanyuan11.24

1:15 PM  

Post a Comment

<< Home