
【計】 wall energy
【化】 domain
【電】 wall energy
疇壁能(Domain Wall Energy)是凝聚态物理學術語,指磁性材料中相鄰磁疇之間的邊界區域維持特定結構所需的能量密度。根據《牛津凝聚态物理學詞典》,該能量來源于磁矩排列的交換作用能與各向異性能的平衡,數學表達式為: $$ sigma = sqrt{A K} $$ 其中A為交換積分常數,K為各向異性常數。
在鐵磁材料中,疇壁能直接影響材料的磁化反轉特性。美國物理學會《應用物理學評論》指出,典型的疇壁能密度範圍在10⁻³到10⁻¹ J/m²之間,具體數值取決于材料的晶體結構和溫度條件。中國科學院物理研究所的實驗數據顯示,Fe₃O₄納米顆粒的疇壁能比塊體材料高出約30%,這與其表面自旋重構效應密切相關。
該參數在磁存儲器件設計中具有關鍵作用。日本東北大學前沿材料研究所的研究表明,通過摻雜稀土元素可将NdFeB永磁體的疇壁能從2.6 mJ/m²調控至4.1 mJ/m²,從而優化磁滞回線形狀。國際材料表征協會建議采用洛倫茲電子顯微鏡結合微磁模拟進行精确測量。
疇壁能是磁性材料中描述磁疇之間過渡區域能量特性的重要概念,以下是詳細解釋:
疇壁能是指相鄰磁疇之間的過渡區域(疇壁)内存儲的總能量。它由兩部分構成:
單位面積疇壁能(面密度)的典型表達式為: $$ gamma = frac{pi A}{2delta} + K_1 delta $$ 其中:
疇壁能的存在限制了磁疇無限細分。磁疇分割需平衡疇壁能增加與靜磁能降低,最終達到系統總自由能最低()。
如需更具體的數學推導或實驗數據,可參考、4、8等來源。
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