Miért vonzza a vegyészt a mágnes? Németh Zoltán, Magkémiai Laboratórium, ELTE Alkímia ma

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Miért vonzza a vegyészt a mágnes? Németh Zoltán, Magkémiai Laboratórium, ELTE Alkímia ma - 2011.03.31."

Oszkár Pataki
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Miért vonzza a vegyészt a mágnes? Németh Zoltán, Magkémiai Laboratórium, ELTE Alkímia ma

2 Mítosz Magnesz görög pásztor az Ida-hegyen sétálgatva odatapadt a földhöz vastalpú szandáljával / vashegyű botjával / csizmájának vasszögeivel stb. 2

3 Történelem Krétai Knósszosz palotában Minósz trónterme (i.e előtt) középen mágnesvasérccel (természetes magnetit, Fe 3 O 4 ) volt kirakva Guan Zhong (Kína, i.e ): első feljegyzések a mágnesvasércről, mágneses vasoxidokról, vasszulfidokról, összefoglaló nevén lágy kövekről a lágy kő a vas anyja, vonzza magához gyermekét 3

mágnesvasérccel (természetes magnetit, Fe 3 O 4 ) volt kirakva Guan Zhong (Kína, i.

4 Történelem Thalész (Milétosz, kb. i. e ): mágnesvasérc lélekkel rendelkezik, így vonzza a vasat Ókori görögök, rómaiak a kis-ázsiai Magnesia ad Sipylum környékéről szerezték be 4

5 Történelem Wang Chong (Kína, i.sz ) már a mágneses iránytűről írt, ami egy kanál alakú mágnesvasérc volt körül már hirtelen hűtéssel mágnesezett vasból készült halat használtak 5

6 Történelem Kínában tengeri navigáció mágnesezett vastűvel már tól 1187: Alexander Neckam, mágneses iránytű Európában Pierre Pelerin de Maricourt 1269-ben írt a mágneses pólusokról XVIII. században már ismerték a mágneses pólusokat, a mágnesezhetőséget és a mágneses vonzást, de magyarázni nem tudták 6

Maricourt 1269-ben írt a mágneses pólusokról XVIII.

7 Történelem Denis Poisson ( ): mágneses tér, mint erőhatás H. C. Øersted, 1820: elektromos árammal keltett mágneses tér 7

8 Történelem André Marie Ampère, 1820: az Øersted-kísérlet ismétlése + atomi köráramok okozzák a mágnességet William Sturgeon, 1825: elektromágnes, U alakú mágnes Michael Faraday, 1831: indukció, dinamó, mágneses erővonalak, paramágnes vs. diamágnes 8

Sturgeon, 1825: elektromágnes, U alakú mágnes Michael Faraday,

9 Történelem James Clerk Maxwell, 1865: Maxwell-egyenletek XX. század eleje: elemi részecskék, kvantummechanika, spin (Uhlenberg, Goudsmit, Dirac, Heisenberg) mágneses jelenségek (Curie, Néel) 9

10 A mágnesség természetes formái 10

11 A mágnesség mesterséges formái 11

12 Felhasználása ma 12

13 Felhasználása ma GMR 13 Albert Fert Peter Grünberg

14 Felhasználása ma GMR 14

15 Felhasználása ma tengeralattjáró felderítés 15

16 Mi ebben a kémia? I. Mágneses mérőműszerek II. NMR ESR Mössbauer-spektroszkópia Neutrondiffrakció SQUID stb. Mágneses anyagok erősebb állandó mágnesek különleges mágneses tulajdonságokkal rendelkező anyagok 16

17 Mi ebben a kémia? / módszerek NMR: nuclear magnetic resonance, mágneses magrezonancia atommag energiaszintjei külső mágneses térben felhasad(hat)nak, a felhasadás pontos mértéke azonban függ a kémiai környezettől is 17

18 Mi ebben a kémia? / módszerek ESR: párosítatlan elektronok (pl. szerves gyökökben) energiaszintjét hasítjuk fel vö. NMR Mössbauer-spektroszkópia: szintén atommag-szinteket vizsgálunk, de alap- és gerjesztett állapot közötti átmenettel ~B eff v / mm s -1 18

NMR Mössbauer-spektroszkópia: szintén atommag-szinteket vizsgálunk,

19 Mi ebben a kémia? / módszerek Neutrondiffrakció: a neutronok, amellett hogy a röntgensugárzáshoz hasonlóan szóródnak az atomokon, kölcsönhatnak az anyag mágnesességével is, kiegészítve a szerkezeti információt SQUID: szupravezető alapú mágnesezettség-mérő 19

20 Mi ebben a kémia? / mágnesek vas vegyületei (pl. magnetit) egyéb átmenetifémötvözetek és vegyületek (pl. Al-Ni-Co) ritkaföldfém- ötvözetek és vegyületek (pl. Nd-Fe-B, Sm-Co) 20

21 Mi ebben a kémia? / mágnesek Föld 0, ,00006 T Rúdmágnes 0,01 T Ritkaföldfém mágnes 0,5-1 T Nagy elektromágnes 1,5 T Szupravezető mágnes néhány 10 T 21

22 Mi ebben a kémia? / mágnesek 22

23 Mi ebben a kémia? / anyagok Mágneses viselkedések: diamágnes paramágnes ferromágnes antiferromágnes ferrimágnes spinüveg stb. 23

24 Mi ebben a kémia? / anyagok Spintronika: spin transzport elektronika mágneses ellenállás: vékonyrétegek, kémiailag módosított oxidok híg mágneses félvezetők: kis átmenetifém-tartalmú félvezetők pl. Co 0.05 Zn 0.95 O 2 multiferroikus anyagok: ferroelektromos + ferromágneses pl. BiFeO 3 24

25 Mi ebben a kémia? / MR anyagok Spincsap típusú GMR 25

26 Mi ebben a kémia? / MR anyagok Különleges vékonyrétegek előállítása epitaxiális kristálynövesztés: gázfázisból, a szubsztrát felületének megfelelő kristályszerkezettel való leválasztás akár néhény atomréteg vastagságban 26

27 Mi ebben a kémia? / MR anyagok A La 1-x Sr x CoO 3 fázisdiagramja 27

28 Mi ebben a kémia? / MR anyagok A La 1-x Sr x CoO 3 mágneses ellenállása 28

29 Mi ebben a kémia? / MR anyagok 29

30 Mi ebben a kémia? / híg mágnesek SnO 2 Sn 0.98 Mn 0.02 O 2 vékonyrétegek mágnesezettsége 30

31 Mi ebben a kémia? / híg mágnesek ZnO vékonyrétegek 5% Co-tal és különböző mértékű Al-mal 31

32 Mi ebben a kémia? / multiferroikumok 32

33 Mi ebben a kémia? / multiferroikumok BiFeO 3 vékonyréteg 33

34 Mi ebben a kémia? / multiferroikumok A Bi 1-x Ca x FeO 3 vékonyrétegek fázisdiagramja 34

35 Fejlődés a kémiával IBM RAMAC 1956 Samsung mobil merevlemez MB, $ mai áron MB, $120 35

36 Fejlődés a kémiával IBM RAMAC 1956 Samsung mobil merevlemez MB, $ mai áron MB, $120 36

Hasonló dokumentumok

Anyagtudomány MÁGNESES ANYAGOK GERZSON MIKLÓS

Anyagtudomány MÁGNESES ANYAGOK GERZSON MIKLÓS 1 mágneses pólusok (Föld, állandó mágnesek) pólusok nem szétválaszthatók történetük: Magnetosz Kréta Ókori Kína iránytű Gilbert: On the Magnet (1600) Oersted: