磁学发展的重要突破：发现铁磁相变亦是结构相变
来源：西安交大前沿科学技术研究院| 作者：admin| 发布时间：2008-01-10| 浏览：
MMRC已毕业杨森博士在日本物质材料研究所从事JSPS博士后研究期间，从实验和理论上证明铁磁物质所发生的铁磁相变亦是一晶体结构的相变。这一重要研究突破改变了磁学界一个世纪以来对铁磁相变不涉及晶体结构变化的看法，近日已发表在2008年1月8日出版的Phys. Rev. B上。
众所周知，自1907年外斯（Pierre Weiss）建立现代铁磁相变理论以来，铁磁物质发生铁磁相变时被认为不发生其晶体结构或晶体对称性的变化。例如，铁在770℃发生顺磁-铁磁转变时，其立方晶体对称性保持不变。无数普通X射线晶体衍射分析也表明铁磁相变不涉及结构相变。因此，基于无结构变化的铁磁相变是理解现代磁学的基础。
杨森博士等进行的最新的同步辐射X射线晶体衍射分析表明：顺磁-铁磁相变事实上亦是一晶体结构的相变，且铁磁体在铁磁相的晶体结构对应于磁体自发磁化方向。作为实验证据，"立方"铁磁体CoFe2O4和Tb0.3Dy0.7Fe2在铁磁相时不再具有立方对称的晶体结构，而是具有与其自发磁化方向相适应的晶体对称性，即分别为四方和菱方结构。进一步研究表明铁磁相变引起的结构变化与其铁磁体的磁致伸缩变化量相当（<3 10-3）；显然，这一结构变化量小于普通x射线衍射仪的最小分辨率（约为5 10-3）。正是因为忽略了普通x射线衍射仪的最小分辨率，以前铁磁相变才被错误地认为无结构相变。同步辐射x射线衍射仪可提供较高的最小分辨率（约为5 10-4），因此可以显示铁磁体微弱的结构转变。
铁磁相变亦是结构相变的发现改变了磁学界一个世纪以来对铁磁相变不涉及晶体结构变化的看法，并有可能对现代磁学与磁性材料的发展产生重要影响。第一，它统一解释铁磁体的磁致伸缩效应和铁电体的电致伸缩效应；第二，它为寻找具有高磁响应（如巨磁电阻效应，巨磁热效应等）材料提供了理论依据；第三，它预测所有的铁磁相变不是传统上认为的连续形相变（二级相变），而是非连续形相变（一级相变）。
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