OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si prefigge lo scopo di portare lo studente alla conoscenza del comportamento di sistemi chimico-fisici sottoposti a campi magnetici. Sarà studiato l’effetto di un campo magnetico su un gas, su un liquido o soluzione, su un solido organico o inorganico. Saranno esaminati i principali materiali e composti che presentano attualmente una particolare rilevanza tecnologica e industriale: magneti permanenti, registrazione magnetica, acciai magnetici.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali in Aula e esercitazioni di laboratorio

Le lezioni verranno presentate tramite slides scaricabili (in formato PDF) da Aulaweb pima dell'inizio di ogni argomento.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Proprietà magnetiche

Introduzione – unità di misura nel magnetismo. Sistema SI e sistema c.g.s.

Origine del momento magnetico:  Momento magnetico orbitale e Momento magnetico di spin in meccanica quantistica.Stati fondamentali e Regole di Hund. Accoppiamenti (Russell-Saunders, jj).Diamagnetismo: Origine del diamagnetismo; Classificazione sostanze diamagnetiche; Legge di addittività di Pascal.  Paramagnetismo:Trattazione secondo la Teoria di Langevin; Trattazione secondo la meccanica quantistica (equazione di Boltzmann e funzione di Brillouin); Legge di Curie,Legge di Curie-Weiss.

Magnetismo nei complessi dei metalli di transizione,Teoria del legame di valenza, Teoria del campo cristallino. Paramagnetismo degli elettroni di conduzione.

I sistemi magnetici ordinati: Teoria di Weiss, Modello di Heisenberg, Modello a bande.

Teoria RKKY  Ferromagnetismo: Modello di Stoner-Wohlfart, Aspetti fenomenologici.

L’anisotropia magnetica. I domini magnetici. Il ciclo di isteresi.  Induzione di saturazione. Rimanenza. Campo coercitivo. Antiferromagnetismo: Teoria del Campo Molecolare, Le transizioni metamagnetiche: transizioni del primo e secondo ordine. Transizioni spin-flop. Transizioni spin-flip. Ferrimagnetismo: Dipendenza di M da T e H. la temperatura di compensazione.Teoria del Campo Molecolare nei sistemi ferrimagnetici.Magneti permanenti.  Superparamagnetismo: Teoria di Langevin applicata a particelle superparamagnetiche. Temperatura di blocking. Definizione di raggio critico della particella superparamagnetica. Magnetismo molecolare: Interazioni di scambio in sistemi di spin organici. Teoria di Blaney-Bowers.

Studio di alcuni aspetti tecnologici del magnetismo

magneti hard, soft, acciai magnetici

Parte pratica:

Misura a temperatura ambiente di un complesso di un metallo di transizione

Misura di suscettività magnetica a.c. su nanoparticelle magnetiche disperse in liquido.

Misura tramite magnetometria SQUID di un magnete permanente commerciale

TESTI/BIBLIOGRAFIA

O'Handley Modern magnetic materials

J.M.D.Coey Rare earth-iron permanent magnets