Curie-hőmérséklet felett megszűnik a rendezettség, paramágnesessé válik az anyag
Curie-hőmérsékletnek (Tc) nevezik azt a hőmérsékletet, amely felett a ferro- és ferrimágneses anyagok hevítés hatására paramágnesessé válnak. A jelenség reverzibilis. Ez termodinamikai szempontból másodrendű fázisátalakulás, azaz folyamatos, és nem jár hőhatással. A Curie-hőmérsékleten a mágneses szuszceptibilitás értéke elméletileg végtelenné válik. A jelenséget Pierre Curie francia fizikus fedezte fel 1895-ben.[1] Az ennek megfelelő fázisátalakulás az antiferromágneses anyagoknál a Néel-hőmérsékleten történik meg.
Ferro- és ferrimágneses anyagok Curie-hőmérséklete
Curie-hőmérséklet alatti ferromágneses anyagnál az elemi mágneses dipólusok egymáshoz párhuzamosan, egyirányba rendezett állapotban vannak. Ferrimágneses anyagnál a rendezettség ugyan párhuzamos, de bennük két alrács váltakozik, amelyekben az elemi mágneses momentumok ellentétesen állnak. Ilyen anyag például a magnetit. A hőmérséklet növelésével a rendezettség csökken, a Curie-hőmérsékletet átlépve a rendezettség megszűnik, az anyag elveszíti mágneses tulajdonságát.
Piezokerámia perovszkit-típusú elemi cellája. Curie-hőmérséklet alatt elektromos dipólussá válik
Ezek az anyagok a Curie-hőmérsékletük fölé melegítve elveszítik spontán polarizációjukat és piezoelektromos tulajdonságukat. Az egyik legismertebb ilyen anyag az ólom-cirkonát-titanát, Tc alatt tetragonális, az elemi cella központi kationja (Zr4+ vagy Ti4+) nem a cella szimmetriacentrumában helyezkedik el, ami dipólusmomentumot eredményez. A vegyületet melegítve a Curie-hőmérsékletét elérvén tércentrált köbös kristályszerkezetű módosulattá alakul át, amelynek már nincs dipólusmomentuma, így a piezoelektromos tulajdonsága is megszűnik.
Ferroelektromos vegyületek Curie-hőmérséklete
Ferroelektromos polarizáció külső elektromos mező függvényében
Bővebben: ferroelektromosság
Azokat az anyagokat nevezzük ferroelektromosnak, amelyek spontán elektromos polarizációval rendelkeznek, aminek iránya külső elektromos mező hatására megváltoztatható. Ferroelektromos anyagok a Curie-hőmérsékletük felett elveszítik elektromos polarizációjuk rendezettségét, paraelektromossá válnak.
A jelenség analóg az antiferromágneses-paramágneses fázisátmenettel. Az antiferroelektromos anyagok melegítés hatására szintén elveszítik rendezettségüket, és paraelektromossá válnak. Az antiferromágneses anyagoktól eltérően azonban ezt a pontot nem Néel-hőmérsékletnek, hanem antiferroelektromos anyagok Curie-hőmérsékletének nevezik.
Curie-hőmérséklettel kapcsolatos fogalmak, jelenségek és alkalmazások
Curie-mélység
Kiss János és munkatársai cikkéből[3] idézve: "Az erősen mágneses anyagok — közöttük azok a kőzetek, amelyekben ezek az ásványok jelen vannak a földkéregben— csak addig a mélységig kutathatók, amíg a litoszférában a kőzetek hőmérséklete el nem éri a Curie-hőmérsékletet, mert ott a ferromágneses anyagok átalakulnak és paramágnesessé válnak. A földtani kutatásban fontos annak ismerete, hogy milyen mélységig tudunk a földmágneses anomáliák értelmezése során hatókat kijelölni. Ez a mélység a Curie-hőmérsékletnek megfelelő mélység, azaz a Curie-mélység, vagy az ún. Curie-izoterma."
A Curie-hőmérséklet alá hűlve az ásványok mágnesezhető összetevői a föld mágneses tere hatására mágneseződnek, így rögzül a kőzetben a föld mágneses terének aktuális iránya, mágnesezettségének nagysága arányos lesz az akkori mágneses tér nagyságával. Ezt termoremanens mágnesezettségnek nevezik. Segítségével ki lehet következtetni, hogy a lemeztektonikai mozgások honnan sodortak egy kőzetet a jelenlegi helyére. Üledékes remanens mágnesesség jöhet létre, ha folyó hordalékából a mágnesezhető részek rendezetten ülepednek ki, és keletkezik belőlük másodlagos kőzet, amely a termoremanens esethez hasonlóan megőrzi a mágneses tér említett paramétereit.
Magnetooptikai adattárolás
Magnetooptikai lemezre lézert és elektromágnest egyszerre használva lehet adatot tárolni. A lézer a lemez pontjait a ferromágneses anyag Curie-hőmérséklete fölé hevíti, mialatt az elektromágnes a mágneses tér irányának ide-oda változtatásával tárolja az 1 vagy 0 értékeket. Olvasáskor a lézer kisebb intenzitással működik, és polarizált fényt bocsát ki. A visszavert fény intenzitása a magnetooptikai Kerr-hatás miatt attól függően változik, hogy milyen mágneses polarizáltságú - nullát vagy egyest tároló - pontról verődik vissza.
Jegyzetek
↑Pierre Curie. Journal de physique, tome IV, p.197 et 263 (1895)
↑ abJackson, Mike (2000). „Wherefore Gadolinium? Magnetism of the Rare Earths” (PDF). IRM Quarterly10 (3), 6. o, Kiadó: Institute for Rock Magnetism. [2017. július 12-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 9.)
↑ abKiss J., Szarka, L., Prácser E., A Curie-hőmérsékleti fázisátalakulás geofizikai következményei, Magyar Geofizika 46. évf. 3. szám
↑K. Hołderna-Matuszkiewicz, On the dielectric properties of Rochelle salt under hydrostatic pressure and near the upper Curie point, physica status solidi (a) Volume 53, Issue 1, pages K85–K89, 16 May 1979
↑Wadhawan, Vinod K.. Introduction to ferroic materials. CRC Press, 10. o. (2000). ISBN 9789056992866
↑S. O. Pillai, Solid State Physics, p.662 helytelen ISBN kód: 8222416829