المغناطيسية الشمسية

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
صورة مجهرية إلكترونية نافذة (TEM) بتقنية لورنتز لشرائط الدوران الحلزونية في جرمانيوم الحديد (FeGe) عند درجة حرارة 90 كلفن

المغناطيسية الحلزونية هي شكل من أشكال الترتيب المغناطيسي حيث تترتب لفات العزوم المغناطيسية المتجاورة في نمط حلزوني، بزاوية دوران مميزة تتراوح بين 0 و180 درجة. وتنتج هذه الظاهرة عن التنافس بين تفاعلات التبادل المغناطيسي الحديدي والمغناطيسي المضاد للحديد . [ 1 ] ويمكن اعتبار المغناطيسية الحديدية والمغناطيسية المضادة للحديد بنيتين مغناطيسيتين حلزونيتين بزوايا دوران مميزة تبلغ 0 و180 درجة على التوالي. ويكسر الترتيب المغناطيسي الحلزوني تناظر الانعكاس المكاني ، إذ يمكن أن يكون يساريًا أو يمينيًا.

بالمعنى الدقيق، لا تمتلك المغناطيسات الحلزونية عزمًا مغناطيسيًا دائمًا، ولذلك تُعتبر أحيانًا نوعًا معقدًا من المغناطيسات المضادة للحديد . وهذا ما يميزها عن المغناطيسات المخروطية (مثل الهولميوم عند درجات حرارة أقل من 20 كلفن [ 2 ] )، التي تتميز بتعديل حلزوني بالإضافة إلى عزم مغناطيسي دائم. يمكن تمييز المغناطيسات الحلزونية بالمسافة التي يستغرقها الحلزون لإكمال دورة واحدة. قياسًا على خطوة لولب السن ، تُعرف فترة التكرار بـ "خطوة" المغناطيس الحلزوني. إذا كانت فترة الحلزون مضاعفًا نسبيًا لوحدة الخلية البلورية، فإن البنية تكون متوافقة ، مثل البنية المقترحة أصلاً لثاني أكسيد المنغنيز (MnO₂ ) [ 3 ] . من ناحية أخرى، إذا كان المضاعف غير نسبي، فإن المغناطيسية تكون غير متوافقة، مثل بنية ثاني أكسيد المنغنيز ( MnO₂) المُحدثة [ 4 ] .

طُرحت نظرية المغناطيسية الحلزونية لأول مرة عام 1959، كتفسير للبنية المغناطيسية لثاني أكسيد المنغنيز . [ 3 ] وبعد تطبيقها مبدئيًا على حيود النيوترونات ، رُصدت لاحقًا بشكل مباشر باستخدام مجهر لورنتز الإلكتروني. [ 5 ] وتشير التقارير إلى أن بعض البنى المغناطيسية الحلزونية مستقرة حتى درجة حرارة الغرفة. [ 6 ] وكما هو الحال في المواد المغناطيسية الحديدية العادية التي تحتوي على جدران نطاقية تفصل بين المجالات المغناطيسية الفردية، فإن للمواد المغناطيسية الحلزونية فئاتها الخاصة من الجدران النطاقية التي تتميز بالشحنة الطوبولوجية . [ 7 ]

تتميز العديد من المواد المغناطيسية الحلزونية ببنية مكعبة حلزونية، مثل بنية بلورة FeSi (B20) . في هذه المواد، يؤدي الجمع بين التبادل المغناطيسي الحديدي وتفاعل دزيالوشينسكي-موريا إلى تكوين حلزونات ذات دورات طويلة نسبيًا. ولأن البنية البلورية غير متناظرة مركزيًا حتى في الحالة البارامغناطيسية، فإن الانتقال المغناطيسي إلى حالة مغناطيسية حلزونية لا يكسر تناظر الانعكاس، ويبقى اتجاه الحلزون مرتبطًا بالبنية البلورية.

من جهة أخرى، يمكن أن تستند المغناطيسية الحلزونية في مواد أخرى إلى المغناطيسية المحبطة أو تفاعل RKKY . ونتيجة لذلك، يمكن أن تُظهر البنى المتناظرة مركزياً، مثل مركبات MnP من النوع (B31)، مغناطيسية حلزونية مزدوجة، حيث تتعايش اللوالب اليسارية واليمينية. [ 8 ] بالنسبة لهذه المغناطيسات الحلزونية المتنقلة، يمكن التحكم في اتجاه الحلزونية عن طريق التيارات الكهربائية والمجالات المغناطيسية المطبقة. [ 9 ]

المواد المغناطيسية الحلزونية
مادةنطاق درجة الحرارةالمجموعة الفضائية
β-MnO 2 [ 3 ] [ 4 ]< 93 ألفP4 2 /mnm
FeGe ، [ 6 ]< 278 كيلوجولP2 1 3
MnGe [ 10 ]< 170 ألفP2 1 3
MnSi ، [ 11 ]< 29 ألفP2 1 3
Fe x Co 1−x Si (0.3 ≥ x ≥ 0.85) [ 12 ] [ 13 ]P2 1 3
Cu 2 OSeO 3 [ 14 ]< 58 ألفP2 1 3
FeP [ 8 ]أقل من 120 ألفPnma
FeAs [ 15 ]< 77 ألفPnma
MnP [ 16 ]أقل من 50 ألفPnma
CrAs [ 17 ]< 261 ألفPnma
CrI 2 [ 18 ]< 17 ألفCmc2 1
FeCl 3 [ 19 ]< 9 ألفR 3
NiBr 2 [ 20 ]< 22 ألفR 3 م
NiI 2 [ 21 ] [ 22 ]< 60 ألفR 3 م
Cr 1/3 NbS 2 [ 23 ] [ 24 ]< 127 ألفP6 3 22
Tb [ 25 ]219–231 كلفنP6 3 /mmc
Dy [ 26 ]85–179 كلفنP6 3 /mmc
هو [ 27 ]20–132 كلفنP6 3 /mmc

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بلونديل، ستيفن، محرر. (2001). المغناطيسية في المادة المكثفة . سلسلة أكسفورد الرئيسية في فيزياء المادة المكثفة. أكسفورد، نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 99-100 . ISBN  978-0-585-48360-3.
  2. ↑ بيرو، كريستوفر س.؛ فوهرا، يوغيش ك.؛ دوس سانتوس، أنطونيو م.؛ مولايسون، جيمي ج. (2020). "دراسة حيود النيوترونات للترتيب المغناطيسي في أطوار الضغط العالي لمعدن الهولميوم الأرضي النادر" . مجلة المغناطيسية والمواد المغناطيسية . 507 166843. دار النشر إلسيفير بي في. رمز Bibcode : 2020JMMM..50766843P . doi : 10.1016/j.jmmm.2020.166843 . OSTI 1607351 . 
  3. 1 2 3 يوشيموري، أكيو (1959). "نوع جديد من البنية المضادة للمغناطيسية في بلورة من نوع الروتيل". مجلة الجمعية الفيزيائية اليابانية . 14 (6). الجمعية الفيزيائية اليابانية: 807-821 . Bibcode : 1959JPSJ...14..807Y . doi : 10.1143/jpsj.14.807 .
  4. 1 2 ريجولسكي، م.؛ برزينيوسلو، ر.؛ سوسنوسكا، أنا؛ هوفمان، J.-U. (2003/11/03). “البنية المغناطيسية غير المتناسبة لـ β−MnO 2 ”. المراجعة البدنية ب . 68 (17) 172401. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS). دوى : 10.1103/physrevb.68.172401 . ISSN 0163-1829 . 
  5. ↑ أوتشيدا، ماسايا؛ أونوسي، يوشينوري؛ ماتسوي، يوشيو؛ توكورا، يوشينوري (2006). "ملاحظة في الفضاء الحقيقي لترتيب الدوران الحلزوني". مجلة ساينس . 311 (5759). الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (AAAS): 359-361 . Bibcode : 2006Sci...311..359U . doi : 10.1126/science.1120639 . PMID 16424334. S2CID 37875453 .  
  6. 1 2 Zhang, SL; Stasinopoulos, I.; Lancaster, T.; Xiao, F.; Bauer, A.; et al. (2017). "المغناطيسية الحلزونية في درجة حرارة الغرفة في أغشية FeGe الرقيقة" . التقارير العلمية . 7 (1). Springer Science and Business Media LLC: 123. Bibcode : 2017NatSR...7..123Z . doi : 10.1038/s41598-017-00201- z . PMC 5427977. PMID 28273923 .   
  7. ^ شوينهير، ص. مولر، J.؛ كولر، L.؛ روش، أ.؛ كانازاوا، ن.؛ توكورا، Y.؛ جارست، م. ماير، د. (2018). “جدران المجال الطوبولوجي في المغناطيسات الهليكوبترية”. فيزياء الطبيعة . 14 (5). Springer Science and Business Media LLC: 465– 468. أرخايف : 1704.06288 . بيب كود : 2018NatPh..14..465S . دوى : 10.1038/s41567-018-0056-5 . S2CID 119021621 . 
  8. 1 2 سوخانوف، أ.س.؛ تيموشينكو، ي.ف.؛ كولباكوف، أ.أ.؛ كاميرون، أ.س.؛ كوتشيس، ف.؛ وآخرون . (2022-04-20). "نموذج الإحباط وإثارات الدوران في المغناطيس الحلزوني FeP". مجلة Physical Review B. 105 ( 13) 134424. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS). arXiv : 2201.10358 . Bibcode : 2022PhRvB.105m4424S . doi : 10.1103/physrevb.105.134424 . ISSN 2469-9950 . S2CID 246276036 .   
  9. ↑ جيانغ، ن.؛ ني، ي.؛ أريساوا، هـ.؛ سايتوه، إ.؛ أونوس، ي. (30 مارس 2020). " التحكم بالتيار الكهربائي في حلزونية الدوران في مغناطيس حلزوني متنقل" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز ، 11 (1). سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا: 1601. doi : 10.1038/s41467-020-15380-z . ISSN 2041-1723 . PMC 7105454. PMID 32231211 .   
  10. ↑ مارتن، ن.؛ ميريبو، إ.؛ فرانز، س.؛ شابوسان، ج.؛ فوميتشيفا، ل.ن.؛ تسفياشينكو، أ.ف. (13 مارس 2019). "الترتيب الجزئي ومرونة الطور في المغناطيس الحلزوني قصير المدى من المنغنيز والجرمانيوم" (ملف PDF) . مجلة Physical Review B ، 99 (10). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 100402(R). رمز Bibcode : 2019PhRvB..99j0402M . doi : 10.1103/physrevb.99.100402 . ISSN 2469-9950 . S2CID 128285958 .  
  11. ^ ستيشوف، سيرجي م. بتروفا، الإمارات العربية المتحدة (2011/11/30). "المغناطيس المتجول MnSi". الفيزياء-Uspekhi . 54 (11). مجلة Uspekhi Fizicheskikh Nauk (UFN): 1117–1130 . بيب كود : 2011PhyU...54.1117S . دوى : 10.3367/ufne.0181.201111b.1157 . S2CID 122357363 . 
  12. ↑ واتانابي، هيديكي؛ تازوكي، إيتشي؛ ناكاجيما، هارو (1985). "الرنين الدوراني الحلزوني وقياس المغنطة في المغناطيس الحلزوني المتنقل Fe x Co 1−x Si (0.3≤x≤0.85)". مجلة الجمعية الفيزيائية اليابانية . 54 (10). الجمعية الفيزيائية اليابانية: 3978-3986 . Bibcode : 1985JPSJ...54.3978W . doi : 10.1143/jpsj.54.3978 .
  13. ↑ باننبرغ، إل جيه؛ كاكوراي، ك؛ فالوس، ب؛ ليليفر-بيرنا، إي؛ دالغليش، ر؛ وآخرون (2017). "شمولية الانتقال المغناطيسي الحلزوني في المغناطيسات الكيرالية المكعبة: دراسات تشتت النيوترونات بزاوية صغيرة ودراسات مطيافية صدى دوران النيوترونات لـ FeCoSi" . مجلة Physical Review B. 95 ( 14) 144433. arXiv : 1701.05448 . Bibcode : 2017PhRvB..95n4433B . doi : 10.1103/physrevb.95.144433 . S2CID 31673243 .  
  14. ↑ سيكي، س.؛ يو، إكس زد؛ إيشيواتا، س.؛ توكورا، ي. (2012). "ملاحظة السكيرميونات في مادة متعددة الخصائص المغناطيسية والكهربائية". مجلة ساينس . 336 (6078). الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (AAAS): 198-201 . Bibcode : 2012Sci...336..198S . doi : 10.1126/science.1214143 . PMID 22499941. S2CID 21013909 .  
  15. ^ سيلت، كاري؛ كيكشوس، آرني؛ أندرسن، آرني F.؛ تريكر ، إم جي. سفينسون، سيجفريد (1972). "البنية المغناطيسية وخصائص FeAs" . اكتا كيميكا اسكندنافيكا . 26 . الجمعية الكيميائية الدنماركية: 3101–3113 . doi : 10.3891/acta.chem.scand.26-3101 . ISSN 0904-213X . 
  16. ↑ فورسيث، جيه بي؛ بيكارت، إس جيه؛ براون، بي جيه (1966). "بنية الطور المغناطيسي الفائق لـ MnP". وقائع الجمعية الفيزيائية . 88 (2). دار نشر IOP: 333-339 . Bibcode : 1966PPS....88..333F . doi : 10.1088/0370-1328/88/2/308 . ISSN 0370-1328 . 
  17. ^ سيلت، كاري؛ كيكشوس، آرني؛ جاميسون، وارن E.؛ أندرسن، آرني F.؛ إنجبريتسين، جان إي؛ إهرنبرغ، إل. (1971). "البنية المغناطيسية وخصائص CraAs" . اكتا كيميكا اسكندنافيكا . 25 . الجمعية الكيميائية الدنماركية: 1703–1714 . دوى : 10.3891/acta.chem.scand.25-1703 . ISSN 0904-213X . 
  18. ↑ شنيلوخ، جون أ.؛ ليو، شونشون؛ بالاشاندران، براسانا ف.؛ تشانغ، تشيانغ؛ لوكا، ديسباينا (2024-04-03). "المغناطيسية الحلزونية في المركب المرشح للكهرباء الحديدية CrI2". مجلة Physical Review B. 109 ( 14) 144403. arXiv : 2310.12120 . doi : 10.1103/PhysRevB.109.144403 . ISSN 2469-9950 . 
  19. ↑ كانغ، بيونغكي؛ كيم، تشانغسو؛ جو، إيونا؛ كوون، سانغيل؛ لي، سونتشيل (2014). "دراسة الحالة المغناطيسية لـ FeCl3 باستخدام الرنين المغناطيسي النووي". مجلة المغناطيسية والمواد المغناطيسية . 360. دار النشر Elsevier BV: 1-5 . doi : 10.1016/j.jmmm.2014.01.051 . ISSN 0304-8853 . 
  20. ↑ آدم، أ؛ بيليري، د؛ تيرييه، س؛ كاتسوماتا، ك؛ ماغارينو، ج؛ توشندلر، ج (1980). "تجارب الرنين المغناطيسي في NiBr2 عند الترددات العالية والمجالات المغناطيسية العالية". رسائل الفيزياء أ . 79 (4). إلسيفير بي في: 353-354 . doi : 10.1016/0375-9601(80)90369-2 . ISSN 0375-9601 . 
  21. ↑ كويندرسما، إس آر؛ سانشيز، جيه بي؛ هاس، سي. (1981). "دراسات مغناطيسية وبنيوية على NiI2 وCoI2". فيزيكا ب+سي . 111 ( 2-3 ). إلسيفير بي في: 231-248 . doi : 10.1016/0378-4363(81)90100-5 . ISSN 0378-4363 . 
  22. ^ جاو ، فرانك واي. بنغ، شينيو؛ تشنغ، شينلي. فينياس بوستروم، إميل؛ كيم دونغ سوب؛ جاين، رافيش ك.؛ فيشنو، ديباك؛ راجو، كاليفانان؛ سانكار، رامان؛ لي، شانغ فان؛ سينتيف، مايكل أ. كوروماجي، تاكاشي؛ لي، شياو تشين؛ تانغ، بيجي؛ روبيو ، أنجل (أغسطس 2024). "التذبذبات الكهرومغناطيسية العملاقة في فان دير فالس متعددة الحديد" . طبيعة . 632 (8024): 273– 279. بيب كود : 2024Natur.632..273G . دوى : 10.1038/s41586-024-07678-5 . ردمك 1476-4687 . PMC 11306099 . PMID 39020169 .   
  23. ^ مياداي، توموناو؛ كيكوتشي، كاتسويا؛ كوندو، هيروميتسو؛ السقا، شوزو؛ أراي، ماساتوشي؛ إيشيكاوا ، يوشيكازو (15/04/1983). “الخصائص المغناطيسية لـ Cr 1/3 NbS 2 ”. مجلة الجمعية الفيزيائية في اليابان . 52 (4). الجمعية الفيزيائية اليابانية: 1394–1401 . بيب كود : 1983JPSJ...52.1394M . دوى : 10.1143/jpsj.52.1394 . ISSN 0031-9015 . 
  24. ↑ برام، د.؛ غوميز، س.؛ تيزوك، س.؛ دي ميلو، إي. في. إل.؛ لي، ل.؛ ماندروس، د.؛ كي، هاي-يونغ؛ سونير، جيه. إي. (2015-04-07). "الخواص المغناطيسية للمغناطيس الحلزوني Cr1 / 3NbS2 كما رُصدت بواسطة μSR". مجلة Physical Review B. 91 ( 14) 144407. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS). arXiv : 1501.03094 . Bibcode : 2015PhRvB..91n4407B . doi : 10.1103/physrevb.91.144407 . ISSN 1098-0121 . S2CID 117648270 .  
  25. ↑ بالمر، إس. بي.؛ باروشيل، ج.؛ فارانت، إس.؛ جونز، د.؛ شلينكر، م. (1982). "ملاحظة المجالات المغناطيسية المضادة ذات اللف الحلزوني في بلورة تيربيوم أحادية". العناصر الأرضية النادرة في العلوم والتكنولوجيا الحديثة . بوسطن، ماساتشوستس: سبرينغر الولايات المتحدة. ص 413-417 . doi : 10.1007/978-1-4613-3406-4_88 . ISBN  978-1-4613-3408-8.
  26. ↑ هيرتز، ر.؛ كرونمولر، هـ. (1978). "التحولات الطورية المستحثة بالمجال في الحالة الحلزونية للديسبروسيوم". فيزيكا ستاتوس سوليدي أ . 47 (2). وايلي: 451-458 . Bibcode : 1978PSSAR..47..451H . doi : 10.1002/pssa.2210470215 .
  27. ↑ تيندال، د.أ.؛ شتاينيتز، م.أ.؛ كهريزي، م.؛ نوكس، د.ر.؛ علي، ن. (1991). "دراسة الأطوار المغناطيسية الحلزونية للهولميوم في مجال مغناطيسي محوري متناوب". مجلة الفيزياء التطبيقية . 69 (8). منشورات معهد الفيزياء الأمريكي: 5691-5693 . رمز Bibcode : 1991JAP....69.5691T . doi : 10.1063/1.347913 .