ماهیت الکترومغناطیسى نانو ذرات (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) (دکترای آموزشی _ پژوهشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته: ماهیت الکترومغناطیسى نانو ذرات در مواد مغناطیسى، مولکولها و اتم هاى سازنده ى آن خاصیت الکترومغناطیسى دارند. به بیان ساده تر عناصرى مانند آهن، کبالت، نیکل و آلیاژهاى آنها که توسط آهنربا جذب میگردد. مواد مغناطیسى نامیده میشود.
طبقه بندى مواد الکترو مغناطیسى بر اساس پذیرفتارى مغناطیسى (قابلیت مغناطیسى شدن ماده ) انجام میشود. بر این اساس مواد را به سه گروه فرومغناطیس، پارامغناطیس و دیامغناطیس دسته بندى میکنند. برایند گشتاور دو قطبى در مواد دیامغناطیس الکترومغناطیسى صفر است و در حضور میدان مغناطیسى، گشتاور دو قطبى در آنها القا میشود؛ اما جهت این دو قطبى هاى القا شده برخلاف جهت میدان مغناطیسى خارجى است که باعث میشود ماده ى (دیامغناطیس) از میدان مغناطیسى دفع شود. با حذف میدان مغناطیسى خارجى، خاصیت مغناطیسى این مواد باقى نمیماند. پذیرفتارى مغناطیسى این مواد منفى و خیلى کم (در حدود 6-10 -تا 3-10 ) میباشد. تمام گازها (جز اکسیژن) ، آب، نقره، طلا، مس ، الماس ، گرافیت ، بیسموت و بسیارى از ترکیب هاى آلى (دیامغناطیس) هستند. دو قطبى هاى مغناطیسى در ماده ى پارامغناطیس، داراى سمتگیرى مشخص و منظمى نیستند؛ در نتیجه این مواد خاصیت مغناطیسى ندارند. اگر آنها درون یک میدان مغناطیسى قرار داده شوند، در راستاى خط هاى میدان مغناطیسى منظم میشوند. با حذف میدان مغناطیسى، دوقطبى هاى مغناطیسى دوباره به سرعت به وضعیت قبلى که در غیاب میدان داشتند، بر میگردند. به این ترتیب، مواد پارامغناطیس در میدانهاى نانو الکترو مغناطیسى قوى خاصیت مغناطیسى پیدا میکنند. پذیرفتارى الکترومغناطیسى این مواد مقدارى مثبت است (در حدود 6-10 تا 1-10 .(منگنز، پلاتین، آلومینیم، فلز هاى قلیایى و قلیایى خاکى ، اکسیژن و نیتروژن اکسید نانو پارامغناطیس مانند مواد پارامغناطیس است؛ هستند. مواد فرومغناطیس با این تفاوت که مجموعه اى از دو قطبى هاى مغناطیسى در یک جهت و راستا قرار دارند که خود این مجموعه ها در راستا و جهت هاى متفاوتى قرار میگیرند؛ به طورى که اثر میدان یکدیگر را خنثى میکنند. به این مجموعه از دوقطبى هاى مغناطیسى که در یک راستا قرار دارند،حوزه نانو الکترو مغناطیسى میگویند. خاصیت نانو الکترو مغناطیسى ذرات این مواد به سرعت تغییر مسیر این حوزه ها و قرار گرفتن در جهت میدان بستگى دارد.
خاصیت مغناطیسی به مقدار بسیار زیادی به اندازه ی ذره وابسته است. هر ماده ی مغناطیس در حالت توده، از حوزه های مغناطیسی تشکیل شده است. هر حوزه داراى هزاران اتم است که در آن جهت چرخش الکترونها یکسان و گشتاورهای مغناطیسی به صورت موازی جهت یافته اند. اما جهت چرخش الکترون هر حوزه با حوزه های دیگر متفاوت است. هر گاه، یک میدان مغناطیسی بزرگ،تمام حوزه های مغناطیسی را هم جهت کند، تغییر فاز نانو الکترومغناطیسی رخ داده و مغناطیسى شدن به حد اشباع میرسد. هر ذره ای که تنها شامل یک حوزه باشد، میتواند نانو ذره به شمار رود. نانو ذرات مغناطیسی دارای تعداد حوزه های کمی هستند و مغناطیسى شدن آنها ساده تر است.
نتیجه گیری:
در مواد فرومغناطیس وقتی اندازه ی ذره از یک حوزه ی مغناطیسی منفرد کوچکتر گردد، پدیده ی ابر پارامغناطیس(متصل نشدن ذرات مغناطیسى در ابعاد نانو در شرایط عادى و حساسیت بالاى آنها به میدان مغناطیسى) ،به وقوع می پیوندد. چون نانو ذرات نیاز به نیروی زیادی برای مغناطیسى شدن ندارند، خیلی از حالت طبیعی فاصله نمیگیرند و پس از مغناطیسى شدن تمایل چندانی برای از دست دادن خاصیت مغناطیسی و بازگشت به وضعیت اولیه را ندارند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)