자성재료의 종류와 특성과 VSM의 작동 원리

소개

자성재료의 종류와 특성을 소개하였고,
VSM의 작동 원리 및
실제 논문에서 실험데이터를 참고하여 데이터분석하는 것을 예로 들었습니다.

목차

1. 자성재료의 종류와 특성
2. VSM의 작동 원리 및 실제 실험데이터 분석

본문내용

외부에서 가해지는 자기장(H)에 의해 고체 내의 자기 모멘트(magnetic moments)들이 자기장에 맞추어 정렬하려는 경향이 있다. 이러한 자기 모멘트의 원천은 두 가지로 나뉘는데 전자의 궤도(orbital)운동과 전자 자신이 축을 중심으로 회전하는 전자 스핀(electron spin)이 그 것이다. 이 들이 기여하는 효과를 총 합하여 자기 모멘트를 구성하고 각각의 재료마다 원자구조가 다르므로 각각 자성도 특성을 가진다.

(2) 자성의 종류
자성의 종류로는 반자성(diamagnetism), 상자성(paramagnetism), 강자성(ferromagnetism)이 있다. 특별히 반강자성(antiferromagnetism)과 페리자성(ferrimagnetism)이라는 강자성에 속하는 하위 부류가 있다. 여기서 반자성체와 상자성체는 비자기 재료로 포괄할 수 있는데, 왜냐하면 이들 재료는 외부 자기장이 가해질 때만 자화되기 때문이다.

① 반자성(diamagnetism)
원자내에서 closed shell(폐쇄 껍질)을 구성하는 전자들은 보통 일정하게 배향된 스핀과 궤도모멘트를 갖기 때문에 서로 상쇄되어 전체적으로 원자의 순 자기모멘트가 없게 된다. 이러한 경우 재료는 반자성(diamagnetism)이 된다. He, Ne, Ar 등과 같은 단원자 불활성 기체들이 모두 반자성체이다. H2, N2등과 같은 대부분의 다원자 기체들도 역시 마찬가지로 반자성체인데 그 이유는 분자형성과정에서 전자껍질을 채우며 따라서 분자당 순 자기모멘트를 나타내지 않기 때문이다. 같은 식으로 NaCl과 같은 이온고체도 반자성체가 된다. 이 물질의 결합과정은 Na원자의 전자를 Cl원자에 주는 것이며 따라서 Na+와 Cl-이온으로 되어 closed shell을 형성하여 양자 모두 반자성이 된다. 또한 전자를 공유하는 공유결합도 closed shell을 형성하며 C(다이아몬드), Si, Ge 등의 원소들도 반자성체이다.
거의 모든 유기화합물은 반자성체이며, 모든 기체, 이온결합 및 공유결합 고체가 반자성체는 아니므로 성급한 일반화는 위험하다.

참고자료

· -논문참고 : 한국교육학술정보원 - ‘Ni,Fe,CoCl2-6H2O의 자기적 성질의 측정을 통한 VSM의 설치와 동작특성 고찰’ by 최덕, 송승기, 조순기
· -교재참고 : `Materials science and engineering an introduction`- William D.Callister, Jr.
· ‘자성재료학’ - 김광윤, 김희중.