Propiedades magnetica

Sobre la elección del tema de este trabajo:

Antes de entrar de lleno en el núcleo del trabajo me parece necesario dedicar unas líneas a justificar la elección del tema que nos ocupa. La influencia más importante la encuentro en la asignatura “Física de los materiales magnéticos”, optativa de segundo ciclo que estoy cursando simultáneamente con “Física del Estado Sólido” en el presentecurso. Me gustaría destacar lo importante que parece ser en esa asignatura que los alumnos comprendamos los conceptos físicos que hay detrás del magnetismo. En la medida en que he conseguido entender algunos de ellos, puedo afirmar que la “Física del Estado Sólido” ha salido también ganando. La razón es sencilla: la única diferencia entre ambas asignaturas es su especificidad; ambas son eleccionesparticulares (una más amplia que otra) dentro de un mismo campo de trabajo.

Por tanto, me parece una buena ocasión elegir un tema relacionado con ambas, como es la anisotropía magnética, pues me permitirá establecer un nexo de unión entre ellas. No olvidemos además que el tema es actual, como todo el magnetismo, ya que lejos de ser un fenómeno físico cerrado es todavía objeto de múltiplesinvestigaciones y aplicaciones prácticas cotidianas.

1. Sobre el magnetismo en materiales

Como punto de partida de este trabajo parece obligado recordar, lo más brevemente posible, en qué contexto nos movemos cuando hablamos de anisotropía magnética. Como se detallará más adelante, este fenómeno no es sino un comportamiento particular que presentan algunos sólidos respecto de suimanación. Por tanto, recordemos los conceptos básicos del magnetismo en sólidos, enlazando cuanto antes con el tema que realmente nos interesa.

El estudio sistemático del magnetismo, que se inicia a comienzos del siglo pasado trata de responder a dos preguntas fundamentales. La primera podría formularse como: ¿Por qué existe imanación espontánea, es decir, por qué existen materiales susceptiblesde autoimanarse en ausencia de campo externo? La segunda se plantearía como: ¿Por qué sólo se comportan como ferromagnéticos ciertos elementos, esto es, por qué no son tan sensibles a la acción de campos externos como otras sustancias?

Para responder a estas preguntas los teóricos dividen tajantemente el magnetismo en dos tipos: por un lado encontraríamos el llamado magnetismo débil o dealta temperatura, asociado a los materiales para- y diamagnéticos, y por otro el magnetismo fuerte, propio de materiales ferromagnéticos, antiferromagnéticos y ferrimagnéticos. En ambos casos hoy podemos afirmar con seguridad que el magnetismo es un efecto puramente cuántico, inexplicable desde la estadística clásica, pues son los electrones los responsables del magnetismo; más concretamente susespines correspondientes. Esto es debido a que cada electrón actúa como un imán individual, de manera que se observa un efecto macroscópico cuando el alineamiento entre todos los momentos magnéticos es lo mayor posible.

La diferencia entonces entre magnetismo débil y fuerte viene ocasionada por cuál sea la causa de este alineamiento magnético. Si se trata de un campo aplicado externamenteal sólido o de interacciones magnetostáticas entre los átomos hablaremos de magnetismo débil. Por otra parte, cuando sea la interacción electrostática entre los electrones del sólido, consecuencia de sus interacciones con los protones de los núcleos y los demás electrones, hablaremos de magnetismo fuerte, intenso.

El concepto fundamental para entender el comportamiento magnético, a nivelatómico, lo encontramos en la regla de que la función de onda electrónica total debe ser antisimétrica. Por eso una interacción tan fuerte como la electrostática es capaz de mantener hasta altas temperaturas configuraciones de tan baja entropía como las correspondientes al orden magnético. Quizá sea este el momento apropiado para escribir la ecuación siguiente, que refleja claramente el sentido...