WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 1 05;11;12 Влияние обратимой адсорбции метилового спирта на процесс перемагничивания ферромагнетика © В.Е. Зубов, А.Д. Кудаков, Н.Л. Левшин, Т.С. Федулова Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119992 Москва, Россия e-mail: kudakov@magn.ru.

(Поступило в Редакцию 28 апреля 2004 г.) Магнитооптическим методом установлено, что динамика 180-градусной доменной границы на поверхности магнитомягкого аморфного ферромагнетика изменяется в атмосфере метилового спирта. В присутствии адсорбированных молекул метилового спирта наблюдалось обратимое уменьшение частоты релаксации доменной границы на поверхности образца. Обнаруженный эффект объяснен появлением магнитных дефектов, образующихся при адсорбции молекул метилового спирта на поверхности ферромагнетика, протекающей по механизму водородных связей. С учетом полученных ранее данных о влиянии обратимой адсорбции молекул воды на динамику доменных границ в ферромагнетиках сделан общий вывод о том, что влияние обратимой адсорбции в ферромагнитных металлах, протекающей по механизму образования водородных связей, существенно изменяет динамику доменных границ в магнитомягких ферромагнетиках.

Введение сорбцией других молекул, адсорбирующихся по такому же механизму. Известно, что к таким молекулам отРанее нами было установлено, что обратимая ад- носятся молекулы спиртов [4]. Поэтому в настоящей сорбция молекул воды при комнатной температуре на работе было исследовано влияние обратимой адсорбции поверхности магнитомягкого аморфного ферромагнети- молекул метилового спирта на динамику доменной грака приводит к увеличению эффективного коэффициен- ницы в аморфном ферромагнетике. Молекулы метиловота торможения доменной границы в приповерхностной го спирта имеют размеры, близкие к размерам молекул области [1]. В результате действия адсорбции молекул воды, но отличаются тем, что молекулы метилового воды амплитуда колебаний доменной границы на по- спирта и воды могут образовывать различное количество верхности резко уменьшается при увеличении частоты водородных связей.

перемагничивания до значений свыше 10 kHz, в то время как амплитуда колебаний границы в объеме остается при этом практически неизменной. Это совершенно неожи- Образцы и методика измерений данный эффект, поскольку, согласно теории, развитой Исследовались аморфные ферромагнитные ленты на в работах ряда авторов (см., например, [2]), влияние основе железа, которые прошли специальную термовревихревых токов в ферромагнитных металлах должно менную обработку расплава для повышения однородноприводить к обратному эффекту. Поскольку плотность сти сплава и улучшения его магнитомягких свойств [5].

вихревых токов обусловленных движением доменной границы вблизи поверхности ниже, чем в объеме образ- Состав аморфного сплава Fe76.5Cu1Nb3Si13.5B6. Толщина образцов составляла 25-30 µm, ширина 0.55 mm и длица, то тормозящее действие вихревых токов на границу на 15-20 mm.

в объеме выше, чем на поверхности. Неожиданность эффекта состоит в том, что слабая обратимая при ком- Исследование свойств доменной границы на поверхнатной температуре адсорбция молекул воды, влияние ности образцов проводилось с помощью магнитооптикоторой охватывает небольшое число приповерхност- ческого микромагнетометра, дополненного вакуумной ных слоев ферромагнетика, оказывает более сильное ячейкой, в которую помещался исследуемый образец, воздействие на динамику доменной границы, чем ви- а также системой контролируемого напуска различхревые токи, проникающие в образец на несравнимо ных газов [1]. Давление адсорбатов в ячейке можно большую глубину. Известно, что адсорбция молекул было менять от атмосферного до 10-3 Pa. Измерялся воды на реальной поверхности образца протекает по экваториальный эффект Керра, обусловленный измемеханизму образования водородных связей [3], которые нением намагниченности освещенного участка образца по величине энергии связи занимают промежуточное площадью 1 µm2. Щель фотоэлектронного умножителя положение между физической и химической адсорбцией. сканировала перпендикулярно длинной стороне образца.

Убедительным доказательством столь сильного влияния Перемагничивание образца осуществлялось во внешнем адсорбции, протекающей по механизму образования во- магнитном поле, направленном вдоль длинной стороны дородных связей, на динамику доменных границ стало образца. Амплитуда поля составляла 300 A / m, а частота бы наблюдение аналогичного эффекта, вызванного ад- варьировалась в диапазоне от 30 Hz до 20 kHz.

Влияние обратимой адсорбции метилового спирта на процесс перемагничивания ферромагнетика Изучались частотные зависимости амплитуды колеба- ружено, что адсорбция молекул воды на поверхности ний доменной границы ( ) на поверхности аморфного вискеров железа и аморфных лент на основе железа ферромагнетика. Зависимость ( f ) характеризовалась приводит к обратимому уменьшению релаксационной частотой релаксации f, которая определялась при ве- частоты на поверхности. Уменьшение частоты релакr личине ( f = f ) =0.7. Здесь — значение при сации было объяснено образованием приповерхностr 0 f 0. ных магнитных дефектов, появляющихся при адсорбции молекул воды по механизму образования водородных Эксперимент производился на реальной поверхности связей. Качественное согласие результатов указанных образца, которая сформировалась после пребывания аморфного ферромагнетика на воздухе. После вакууми- работ и настоящей работы позволяет сделать вывод о рования образца на его поверхности присутствует тон- том, что механизмы влияния адсорбции молекул воды и метилового спирта на магнитные свойства ферромагнекая пленка оксида, покрытая гидроксильными группами, тиков аналогичны.

а также координационно-связанными с поверхностью молекулами воды. После вакуумирования системы с об- Конкретно механизм влияния обратимой адсорбции метилового спирта на динамику доменной границы разцом производился напуск паров метилового спирта.

можно представить следующим образом. При вакууИсследование колебаний доменной границы в объеме мировании поверхности образца происходит десорбция осуществлялось индукционным методом, для чего на молекул воды, адсорбированных по механизму образоваобразец наматывалась измерительная катушка. Сигнал с ния водородных связей, а также части координационнонее пропорционален намагниченности образца, которая связанных молекул. Доказательством последнего являв свою очередь пропорциональна смещению доменной ется обнаруженное изменение заряда поверхности окграницы в объеме.

сида в результате ее вакуумирования [7]. Отметим, что адсорбция и десорбция молекул с образованием Результаты и обсуждение водородных и ван-дер-ваальсовых связей не изменяет заряд поверхностного оксида. Напуск метилового Магнитооптическое исследование динамики доменной спирта в измерительную ячейку приводит к адсорбции границы в аморфных лентах показало, что частота его молекул первоначально на центры, освобожденные релаксации доменной границы на поверхности уменькоординационно-связанными молекулами воды, а затем шается после адсорбции молекул метилового спирта, к адсорбции по механизму образования водородных при этом амплитуда колебаний границы в объеме в связей. Таким образом, молекулы метанола замещают и исследованном диапазоне частот остается постоянной.

часть координационно-связанных молекул воды, и слаЧастота релаксации доменной границы на поверхности босорбированные молекулы воды. Обратимое изменение в вакууме составила 13.5 kHz; напуск паров метилового релаксационной частоты объясняется адсорбцией и деспирта с давлением порядка 10 kPa приводит к уменьсорбцией этих слабосорбированных молекул метанола.

шению частоты релаксации до 2.6 kHz, т. е. более чем в В отличие от адсорбированной молекулы воды, которая 5 раз (см. рисунок). После повторного вакуумирования может присоединять к себе еще две адсорбированные частота релаксации возвращается к первоначальному по механизму образования водородных связей молекулы, значению, что свидетельствует об обратимости наблюметиловый спирт способен присоединять только одну даемого эффекта.

молекулу по этому механизму [4], не образуя разветвПолученные результаты качественно согласуются с ленных цепочек молекул при адсорбции. Влияние адрезультатами работ [1,6]. В этих работах было обнасорбции метилового спирта на динамику доменной границы аналогично влиянию адсорбции воды, но падение частоты релаксации при адсорбции метилового спирта выражено сильнее. Если предположить, что эффективность образования магнитных дефектов повышается при формировании гроздей слабосорбированных молекул, то более сильное влияние адсорбции метилового спирта на частоту релаксации доменной границы является неожиданным и объяснение причин такого влияния требует дополнительных экспериментальных исследований.

В заключение отметим, что результаты настоящей работы с учетом ранее полученных данных по адсорбции молекул воды позволяет сделать вывод о том, что обратимая адсорбция газов, протекающая по механизму образования водордных связей, оказывает существенное влияние на динамику доменных границ в магнитомягких ферромагнетиках.

Зависимость амплитуды колебаний доменной границы на по- Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02верхности образца от частоты магнитного поля в вакууме (1) 02-16627).

и при адсорбции метилового спирта (2).

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 136 В.Е. Зубов, А.Д. Кудаков, Н.Л. Левшин, Т.С. Федулова Список литературы [1] Зубов В.Е., Кудаков А.Д., Левшин Н.Л. и др. // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика. Астрономия.

2002. № 2. С. 52–57.

[2] Филиппов Б.Н., Танкеев А.П. Динамические эффекты в ферромагнетиках с доменной структурой. М.: Наука, 1987.

[3] Kiselev V.F., Krylov O.V. Absorption Processes on Semiconductor and Dielectric Surfaces, Series in Chemical Physics.

Vol. 32. Berlin: Springer, 1987. P. 237.

[4] Соколов Н.Д. // УФН. 1955. Т. 57. Вып. 2. С. 205–278.

[5] Старобудцев Ю.Н., Сон Л.Д., Цепелев В.С. и др. // Расплавы. 1992. Т. 4. С. 76–79.

[6] Zubov V.E., Kudakov A.D., Levshin N.L. et al. // J. Magn. Magn.

Mater. 1995. Vol. 140–144. P. 1895–1896.

[7] Kiselev V.F., Kozlov S.N., Kevshin N.L. // Phys. Stat. Sol. (a).

1981. Vol. 66. N 1. P. 93–101.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.