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Domini di Weiss

Cosa sono i domini di Weiss?

I domini di Weiss sono aree all'interno di un materiale ferromagnetico in cui gli spin degli elettroni, i magneti elementari della materia, sono allineati in parallelo. È possibile studiare queste aree negli esperimenti e dimostrarne l'esistenza. Se il materiale ferromagnetico (ad esempio il ferro) viene magnetizzato, i vari domini di Weiss si fondono e i magneti elementari sono tutti allineati in parallelo. Ciò significa che le forze magnetiche possono essere misurate dall'esterno. I domini di Weiss prendono il nome dal fisico francese Pierre-Ernest Weiss.
Indice
Gli spin degli elettroni, che costituiscono i mattoni magnetici elementari della materia, sono parzialmente allineati parallelamente l'uno all'altro nei solidi ferromagnetici anche in uno stato smagnetizzato (cioè quando il materiale non è magnetico) e non sono distribuiti in modo completamente casuale.
Nei materiali ferromagnetici, ad esempio, ci sono generalmente aree delle dimensioni di qualche decimo di millimetro in cui gli spin degli elettroni sono allineati parallelamente tra loro. Queste aree sono chiamate regioni o domini di Weiss (dal nome del fisico Pierre-Ernest Weiss). Un campo magnetico esterno fa sì che molti piccoli domini si fondano in domini più grandi e la magnetizzazione del solido diventa misurabile dall'esterno. Gli spin degli elettroni allineati parallelamente sono responsabili del campo magnetico macroscopico misurabile.

Di solito gli spin non sono allineati parallelamente nel loro insieme, ma solo all'interno di gruppi. L'allineamento degli spin tra i diversi gruppi non è quindi parallelo nella maggior parte dei casi. L'area di un ferromagnete in cui gli spin sono allineati in parallelo viene definita distretto bianco o dominio. I domini sono separati l'uno dall'altro dalle cosiddette pareti di Bloch.

Rendere visibili i domini di Weiss

Il fenomeno dei domini di Weiss può essere illustrato in un modello macroscopico. A tale scopo, si consideri un insieme di aghi di bussola montati in modo rotatorio su una piastra. Se gli aghi della bussola sono abbastanza vicini l'uno all'altro in modo che il campo magnetico degli aghi vicini si influenzi reciprocamente, si crea uno stato in cui gli aghi della bussola sono allineati parallelamente in determinate aree. Il campo di un ago della bussola allinea gli altri aghi della bussola.
Tuttavia, è estremamente raro che tutti gli aghi della bussola si allineino in parallelo. Di solito esiste un limite di campo oltre il quale è possibile trovare un gruppo divergente, come mostrato nell'illustrazione seguente.

Figura domini di Weiss
I domini di Weiss sono zone di un solido in cui i momenti magnetici degli spin degli elettroni presenti (indicati dalle frecce) sono allineati parallelamente tra loro. I domini di Weiss sono separati l'uno dall'altro dalle cosiddette pareti di Bloch. Le pareti di Bloch possono essere visualizzate ponendo una sospensione di microscopiche particelle ferromagnetiche (ad esempio polvere di ferro) sul materiale ferromagnetico. La polvere (come mostrato a destra) si raccoglie lungo i confini dei vari domini di Weiss.



Ritratto del dott. Franz-Josef Schmitt
Autore:
Dott. Franz-Josef Schmitt


Il dottor Franz-Josef Schmitt è fisico e direttore scientifico del corso pratico avanzato di fisica all'università Martin-Luther di Halle-Wittenberg. Ha lavorato alla Technische Universität di Berlino dal 2011 al 2019, dove ha diretto diversi progetti pedagogici e il laboratorio di progetti di chimica. Le sue ricerche si concentrano sulla spettroscopia di fluorescenza risolta nel tempo su macromolecole biologicamente attive. Inoltre è il direttore di Sensoik Technologies GmbH.

Il diritto d'autore sull'intero contenuto del compendio (testi, foto, illustrazioni ecc.) appartiene all'autore Franz-Josef Schmitt. I diritti esclusivi di utilizzazione dell'opera appartengono a Webcraft GmbH, Svizzera (come gestore di supermagnete.hu). Senza espressa autorizzazione di Webcraft GmbH non è permesso copiarne il contenuto né utilizzarlo in alcun'altra forma. Proposte di miglioramento o complimenti riguardo al compendio possono essere inviati per e-mail a [email protected]
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