فهرست مطالب

بخش اول. اصول و مبانی 1

فصل 1. مروری بر مفاهیم اولیۀ مغناایستا 3
1 - 1 میدان مغناطیسی 4
1 - 2 گشتاور مغناطیسی 11
1 - 3 تعریف‌ها 13
تمرین‌‌ها 13

فصل 2. مغناطش و مواد مغناطیسی 15
2 - 1 القای مغناطیسی و مغناطش 15
2 - 2 چگالی شار 16
2 - 3 پذیرفتاری و تراوایی 17
2 - 4 حلقه‌های پسماند 20
2 - 5 تعریف‌ها 21
2 - 6 یکاها و تبدیل‌ها 21
تمرین‌ها 22

فصل 3. منشأ اتمی مغناطیس 25
3 - 1 حل معادلۀ شرودینگر برای یک اتم آزاد 26
3 - 2 اثر بهنجار زیمان 31
3 - 3 اسپین الکترون 34
3 - 4 تعمیم به اتم‌های چند الکترونی 35
3 - 5 جفت‌شدگی اسپین‌ـ اوربیتال 36
تمرین‌ها 42

فصل 4. دیامغناطیس 43
4 - 1 مشاهدۀ اثر دیامغناطیس 43
4 - 2 پذیرفتاری دیامغناطیسی 44
4 - 3 مواد دیامغناطیس 47
4 - 4 کاربردهای مواد دیامغناطیس 48
4 - 5 ابررسانایی 48
تمرین‌ 53

فصل 5. پارامغناطیس 55
5 - 1 نظریۀ لانگوین در پارامغناطیس 56
5 - 2 قانون کوری‌ـ وایس 60
5 - 3 فرونشانی تکانۀ زاویه‌ای اوربیتالی 62
5 - 4 پارامغناطیس پائولی 63
5 - 5 اکسیژن پارامغناطیس 71
5 - 6 کاربرد مواد پارامغناطیس 72
تمرین‌ها 72

فصل 6. برهم‌کنش در مواد فرومغناطیس 75
6 - 1 نظریۀ میدان مولکولی وایس 76
6 - 2 منشأ میدان مولکولی وایس 80
6 - 3 نظریۀ جمعی الکترون در فرومغناطیس 84
6 - 4 خلاصه 89
تمرین‌ها 90

فصل 7. حوزه‌های فرومغناطیس 91
7 - 1 مشاهدۀ حوزه‌ها 91
7 - 2 چرا حوزه‌ها به‌وجود می‌آیند 93
7 - 3 دیواره‌های حوزه 98
7 - 4 مغناطش و پسماند 99
تمرین‌ها 105

فصل 8 . آنتی‌فرومغناطیس 109
8 - 1 پراش نوترونی 110
8 - 2 نظریۀ وایس در آنتی‌فرومغناطیس 114
8 - 3 چه چیزی میدان مولکولی منفی ایجاد می‌کند؟ 121
8 - 4 کاربردهای مواد آنتی‌فرومغناطیس 124
تمرین‌ها 126

فصل 9. فری‌مغناطیس 129
9 - 1 نظریۀ وایس در فری‌مغناطیس 130
9 - 2 فریت‌ها 137
9 - 3 گارنت‌ها 142
9 - 4 آنتی‌فرومغناطیس‌های نیمه‌فلزی 143
تمرین‌ها 145

فصل 10. خلاصه‌ای از مفاهیم اولیه 147
10 - 1 مروری بر انواع نظم مغناطیسی 147
10 - 2 مروری بر مبانی فیزیکی تعیین کنندۀ نظم مغناطیسی 148

بخش دوم. پدیده‌های مغناطیسی 151

فصل 11. ناهمسانگردی 153
11 - 1 ناهمسانگردی مغنابلورین 153
11 - 2 ناهمسانگردی شکلی 157
11 - 3 ناهمسانگردی مغناطیسی القایی 159
تمرین‌ها 162

فصل 12. نانوذرات و لایه‌های نازک 163
12 - 1 خواص مغناطیسی ذرات کوچک 163
12 - 2 مغناطیس در لایه‌های نازک 170

فصل 13. مقاومت مغناطیسی 175
13 - 1 مقاومت مغناطیسی در فلزات معمولی 176
13 - 2 مقاومت مغناطیسی در فلزات فرومغناطیس 177
13 - 3 مقاومت مغناطیسی بسیار بزرگ 184
تمرین‌ها 188

فصل 14. بایاس تبادلی 191
14 - 1 مشکلات سازوکار سادۀ طرح‌واره 193
14 - 2 ناهمسانگردی تبادلی در صنعت 196

بخش سوم. کاربرد در دستگاه‌ها و مواد نوین 197

فصل 15. ذخیره‌سازی مغناطیسی داده 199
15 - 1 مقدمه 199
15 - 2 رسانه‌های مغناطیسی 203
15 - 3 نوک‌های نوشتن 206
15 - 4 نوک‌های خواندن 207
15 - 5 آیندۀ ذخیرۀ مغناطیسی داده‌ها 210

فصل 16. اپتیک مغناطیسی و ثبت با اپتیک مغناطیسی 213
16 - 1 اصول اپتیک مغناطیسی 213
16 - 2 ثبت با اپتیک مغناطیسی 217

فصل 17. نیمه‌رسانا‌ها و عایق‌های مغناطیسی 223
17 - 1 برهم‌کنش‌های تبادلی در نیمه‌رسانا‌ها و عایق‌های مغناطیسی 225
17 - 2 نیمه‌رساناهای مغناطیسی رقیق‌شدۀ 228
17 - 3 نیمه‌رسانا‌های مغناطیسی رقیق‌شدۀ 233
17 - 4 نیمه‌رسانا‌های مغناطیسی رقیق‌شدۀ پایه اکسید 238
17 - 5 عایق‌های فرومغناطیس 239
17 - 6 خلاصه 245

فصل 18. مولتی‌فروییک‌ها 247
18 - 1 مقایسه فرومغناطیس و سایر انواع نظم‌های فروییک 248
18 - 2 مولتی فروییک‌هایی که مغناطیس و فروالکتریسیته را باهم می‌آمیزند 253
18 - 3 خلاصه 261

منابع و مراجع 263
واژه‌نامه 269
فهرست راهنما 271


پیشگفتار مترجمان
مواد مغناطیسی یکی از قدیمی‌ترین پدیده‌های موردعلاقۀ انسان به‌شمار می‌آیند. هم‌اکنون این مواد به بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمرۀ افراد تبدیل شده‌اند و به همین دلیل شناخت بنیادی آن‌ها یک ضرورت علمی است. اغلب پژوهشگران نظری حوزۀ مغناطیس، فیزیکدانان‌ هستند. ازاین‌رو کتاب‌هایی که تاکنون دراین زمینه منتشر شده‌اند با رویکردی فیزیکی به بحث دربارۀ انواع مواد مغناطیسی می‌پردازند. این درحالی است که مواد مغناطیسی در زمینه‌های مختلف علوم و فناوری کاربرد دارند و لزوم وجود منابعی با دیدگاه بین‌رشته‌ای در این زمینه احساس می‌شود. کتاب حاضر یکی از بهترین کتاب‌های مغناطیسی موجود به‌شمار می‌آید که این ویژگی را دارد. نویسندۀ این کتاب، پروفسور نیکلا اسپالدین پژوهشگر برجستۀ نظری در حوزۀ مواد در دانشگاه ETH زوریخ است. ایشان در زمان نگارش کتاب در دانشگاه UCSB به تدریس و پژوهش در زمینۀ مواد مغناطیسی به‌ویژه مولتی‌فروییک‌ها مشغول بوده‌ و موفق به کسب جایزۀ مک-گرودی برای مواد نوین از انجمن فیزیک آمریکا شده است. تسلط نویسنده به مباحث مطرح‌شده به همراه سادگی و شیوایی در سبک نگارش، این کتاب را از سایر منابع موجود متمایز ساخته است. در این ترجمه از ویرایش جدید کتاب استفاده شده است که دیدگاه‌های نوینی از مبانی پدیده‌ها و انواع جدید مواد مغناطیسی، ابزارها و کاربردها را در بر می‌گیرد. در فصل‌های مختلف، نویسنده ابتدا به بحث در زمینۀ انواع مواد مغناطیسی می‌پردازد و پس از معرفی جامع انواع مواد موجود، به پدیده‌های مغناطیسی اشاره می‌کند. در ادامه و در فصل‌های پایانی نیز به زمینه‌های کاربردی این مواد پرداخته می‌شود. با وجود تمرین‌ها و فهرست دقیق منابع و مراجع، کتاب مواد مغناطیسی می‌تواند منبع مناسبی برای تدریس در یک نیم‌سال تحصیلی برای دانشجویان مقاطع تحصیلات تکمیلی در رشته‌های مختلف علوم و مهندسی باشد. همچنین این کتاب را می‌توان به‌عنوان راهنمایِ خودآموز برای پژوهشگران ناآشنا با این زمینه به کار گرفت. به‌منظور دستیابی به فایل pdf حل تمرین‌های برگزیده می‌توان به وبگاه book.sharif.ir مراجعه کرد. در ترجمۀ این کتاب تلاش شده است تا بیان علمی غنی و در عین حال روان نویسنده حفظ شود. امید است این اثر راهگشای دانشجویان و پژوهشگران باشد.