Магнетизм и магнитные наноматериалы
Авторы программы: д. ф.-м. н., Успенская Л.С. и к. ф.-м. н., Шашков И.В.
Цель дисциплины: овладение научным методом познания, фундаментальными понятиями, законами и теориями физики магнитных явлений, ознакомление с основными экспериментальными методами исследования магнитных характеристик вещества.
Задачи: ознакомить магистров с современным содержанием физики магнитных явлений, сформировать основы знаний о природе магнетизма.
Краткое содержание дисциплины:
| 1 | Введение. Краткая теория развития магнетизма. Связь между академическими и индустриальными исследованиями. Влияние развития науки на эффективность применения магнитных материалов. Сфера применимости магнитных материалов. |
2 |
Уравнения Максвелла. Вычисления магнитного поля. Методы создания однородных и градиентных магнитных полей. Масштабы магнитных полей. Магнитостатическая энергия и силы. Размагничивающий фактор. |
3 |
Диа- и парамагнетизм. Формула Ланжевена. Диамагнетизм молекул. Парамагнетизм электронов. Закон Кюри. |
4 |
Квантовая теория парамагнетизма. Правило Хунда. Внутрикристаллическое поле. Замораживание орбитальных моментов. Ядерный парамагнетизм. Парамагнетизм электронов проводимости. |
5 |
Ферромагнетизм. Точка Кюри и обменный интеграл. Температурная зависимость намагниченности насыщения и проницаемости. Коллективные возбуждения, спиновые волны, магноны. |
6 |
Магнитный гистерезис, скачки Баркгаузена. Технические магнитные характеристики. Доменная структура и процессы квазистатического намагничивания. Коэрцитивная сила – роль дефектов. Энергии анизотропии, обмена, магнитострикции, магнитостатическая. Связь доменной структуры с размерами, формой кристалла, дефектами. |
7 |
Поведение магнитных кристаллов в переменных магнитных поля. Динамика доменных границ. Вихревые токи. Магнитные резонансы. |
8 |
Виды магнитных структур: антиферромагнетики, ферримагнетики, спиральная магнитная структура и т.д., спиновое стекло. |
9 |
Магнетизм низкоразмерных систем. Характерные масштабы. Тонкие магнитные пленки. Тонкопленочные гетероструктуры. Нанопроволоки. Наночастицы. Объемные наноструктуры. |
10 |
Экспериментальные методы измерения магнитных характеристик материалов: намагниченности насыщения, проницаемости, коэрцитивности |
11 |
Экспериментальные методы наблюдения магнитной доменной структуры. Биттеровская техника, магнитно-силовая микроскопия, оптические и рентгеновские методы, электронная микроскопия |
12 |
Применения объемных магнито-мягких и магнито-жестких материалов |
13 |
Спиновая электроника и магнитная запись; криоэлектроника |
14 |
Специальные применения – магнитные жидкости, магнитная левитация, магнетизм в биологии и медицине. |
Общая трудоемкость дисциплины: 2 зачетные единицы.
Форма промежуточной аттестации: зачет.