Критерий Стонера

Крите́рий Сто́нера — условие возникновения ферромагнетизма в системе коллективизированных электронов, называемый ещё критерием ферромагнетизма идеального ферми-газа. Предложен Эдмундом Стоунером в 1936 году[1][2].

Стонеровская модель системы коллективизированных электронов

Критерий ферромагнетизма Стонера выведен для стонеровской модели описывающей, возникновение ферромагнитного упорядочивания в переходных металлах и их сплавах, в рамках зонного магнетизма. Эта модель, являясь простейшей, уподобляет систему коллективизированных электронов металла, идеальному газу блоховских электронов, полагая, что стационарные состояния таких систем совпадают. Однако, предполагаемое совпадение не идеально, что обуславливает некоторые расхождения теории с экспериментальными результатами[3]. Например, в расчёте температуры точки Кюри. Подобные факты удовлетворительно объясняет усовершенствованная модель ферромагнитного упорядочивания, разработанная японским исследователем Т. Мория[3]. В отличие от модели Стонера, в которой полагается однородность электронной системы, модель Мория учитывает реальные неоднородности намагниченности, меняющиеся в пространстве и времени, так называемые, спиновые флуктуации. Их учёт позволяет значительно поднять точность описания экспериментальных данных для ферромагнетиков с коллективизированными электронами[4].

Указанные особенности модели Стонера, необходимо учитывать и применительно к его критерию возникновения ферромагнетизма.

Критерий Стонера

Критерий Стонера определяет порог, при котором в системе коллективизированных электронов возникает ферромагнетизм. Математически, критерий описывается неравенством:

где  — коэффициент обменного взаимодействия коллективизированных электронов, а  — плотность состояний коллективизированных электронов на уровне Ферми[5].

Физический смысл критерия Стонера в том, что, он даёт соотношение обменной и кинетической энергии электронов необходимое для их ферромагнитного упорядочивания. Другими словами, он определяет величину их обменной энергии, достаточную для компенсации роста их энергии кинетической. Величина же кинетической энергии электронной системы повышается из-за того, что при её упорядочивании, часть электронов занимает более высокие энергетические уровни, переходя из одной энергетической подзоны в другую[3].

Примечания
  1. Stoner Е. G. Collective electron ferromagnetism, «Proc. Roy. Soc.», 1938, v. A165, p. 372
  2. Храмов Ю. А. Стоунер Эдмунд Клифтон (Stoner Edmund Clifton) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 255. — 400 с. — 200 000 экз.
  3. Левитин Р. З. Магнетизм коллективизированных электронов // Соросовский образовательный журнал № 6, 1997 г., с.101-107
  4. Μоriуа Τ. Recent Progress; in the Theory of Itinerant Election Magnetism.—J. Magnet, and. Magnet. Mater., 1979, v. 14, pp. 1—46.— Перевод Т. С. Шубиной. Под редакцией и с примечаниями С. В. Вонсовского // Сайт Ufn.ru
  5. Порохов А. М. Физическая энциклопедия Том 4 — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — 701 c.

Литература
  • Teodorescu, C. M.; Lungu, G. A. Band ferromagnetism in systems of variable dimensionality (англ.) // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials : journal. — 2008. — November (vol. 10, no. 11). — P. 3058—3068. Архивировано 25 мая 2014 года. (англ.)
  • Wо1farth E. P. The theoretical and experimental status of the collective electron theory of ferromagnetism, «Rev. Mod. Phys.», 1953, v. 25, p. 211
  • Magnetism, v. 4, ed. by G. T. Rado, H. Suhl, N. Y.- L., 1966
  • Вонсовский С. В. Магнетизм, М., 1971
  • Уайт Р. Квантовая теория магнетизма, пер. с англ., 2 изд., М., 1985
  • Мория Т. Спиновые флуктуации в магнетиках с коллективизированными электронами, пер. с англ., М., 1988.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.