دعونا نتعلم مبدأ تطبيق المواد البلورية المغناطيسية معًا!

من بين أنظمة الموليبدات الأرضية النادرة، أكثر الأنظمة التي تمت دراستها هي موليبدات ثنائي الشق من نوع السكليت (ARe(MoO4)2، A هو أيون فلز أرضي غير نادر)، موليبدات ثلاثي أضعاف (Ｒe2(MoO4)3)، موليبدات رباعي أضعاف (A2Re2(MoO4)4) وموليبدات سبعة أضعاف (A2Ｒe4(MoO4)7).كريستال مغناطيسي مغناطيسي. من بينها، البلورات المغناطيسية الضوئية مثل أورثوفريت الأرض النادرة، وموليبدات الأرض النادرة، وتنغستات الأرض النادرة، وعقيق حديد الإيتريوم (YIG)، وعقيق ألومنيوم تيربيوم (TAG) لها ثوابت فيرديت أعلى، مما يُظهر مزايا أداء مغناطيسي بصري فريدة وآفاق تطبيق واسعة.

يمكن تقسيم التأثيرات المغناطيسية الضوئية إلى ثلاثة أنواع: تأثير فاراداي، تأثير زيمان، وتأثير كير.

تأثير فاراداي أو دوران فاراداي، يُطلق عليه أحيانًا تأثير فاراداي المغناطيسي البصري (MOFE)، هو ظاهرة مغناطيسية بصرية فيزيائية. يتناسب دوران الاستقطاب الناتج عن تأثير فاراداي مع إسقاط المجال المغناطيسي على طول اتجاه انتشار الضوء. رسميًا، هذه حالة خاصة من الكهرومغناطيسية الجيروسكوبية التي يتم الحصول عليها عندما يكون موتر العزل الكهربائي ثابتًا قطريًا. عندما يمر شعاع من الضوء المستقطب المستوي عبر وسط مغناطيسي بصري موضوع في مجال مغناطيسي، فإن مستوي استقطاب الضوء المستقطب المستوي يدور مع المجال المغناطيسي الموازي لاتجاه الضوء، وتسمى زاوية الانحراف بزاوية دوران فاراداي.

تأثير زيمان (/ˈzeɪmən/، النطق الهولندي [ˈzeːmɑn])، الذي سمي على اسم الفيزيائي الهولندي بيتر زيمان، هو تأثير انقسام الطيف إلى عدة مكونات في وجود مجال مغناطيسي ثابت. وهو مشابه لتأثير ستارك، أي أن الطيف ينقسم إلى عدة مكونات تحت تأثير المجال الكهربائي. كما هو الحال أيضًا مع تأثير ستارك، فإن التحولات بين المكونات المختلفة عادةً ما تكون ذات شدة مختلفة، وبعضها محظور تمامًا (تحت تقريب ثنائي القطب)، اعتمادًا على قواعد الاختيار.

تأثير زيمان هو التغير في تردد واتجاه استقطاب الطيف الناتج عن الذرة بسبب تغير المستوى المداري وتردد الحركة حول نواة الإلكترون في الذرة بفعل المجال المغناطيسي الخارجي.

هي مركبات منصهرة لها نفس التركيبة ويمكن زراعتها بطريقة تشوخرالسكي. ومع ذلك، بسبب تطاير MoO3 أثناء عملية النمو، فمن الضروري تحسين مجال درجة الحرارة وعملية إعداد المواد لتقليل تأثيره. لم يتم حل مشكلة خلل نمو الموليبدات الأرضية النادرة تحت التدرجات الكبيرة في درجات الحرارة بشكل فعال، ولا يمكن تحقيق نمو بلوري كبير الحجم، لذلك لا يمكن استخدامه في العوازل المغناطيسية الضوئية كبيرة الحجم. نظرًا لأن ثابت Verdet ونفاذيته مرتفعان نسبيًا (أكثر من 75%) في نطاق الأشعة تحت الحمراء المرئية، فهو مناسب للأجهزة الضوئية الممغنطة المصغرة.

الفريت الأرضي النادر ReFeO3 (Re هو عنصر أرضي نادر)، المعروف أيضًا باسم الأورثوفريت، تم اكتشافه بواسطة فوريستير وآخرون. في عام 1950 وهي واحدة من أقدم البلورات المغناطيسية الضوئية المكتشفة.

هذا النوع منكريستال مغناطيسي مغناطيسيمن الصعب أن تنمو بطريقة اتجاهية بسبب الحمل الحراري الذائب القوي للغاية والتذبذبات الشديدة غير المستقرة والتوتر السطحي العالي. إنها غير مناسبة للنمو باستخدام طريقة Czochralski، والبلورات التي تم الحصول عليها باستخدام الطريقة الحرارية المائية وطريقة المذيبات المشتركة لها نقاوة ضعيفة. طريقة النمو الحالية الفعالة نسبيًا هي طريقة المنطقة العائمة البصرية، لذلك من الصعب زراعة بلورات مفردة من مادة الأورثوفريت الأرضية النادرة كبيرة الحجم وعالية الجودة. نظرًا لأن بلورات الأورثوفريت الأرضية النادرة لها درجة حرارة كوري عالية (تصل إلى 643 كلفن)، وحلقة تباطؤ مستطيلة وقوة قسرية صغيرة (حوالي 0.2emu/g في درجة حرارة الغرفة)، فإن لديها القدرة على استخدامها في العوازل المغناطيسية الضوئية الصغيرة عندما تكون النفاذية عالية (أعلى من 75٪).

من بين أنظمة الموليبدات الأرضية النادرة، أكثر الأنظمة التي تمت دراستها هي موليبدات ثنائي الشق من نوع السكليت (ARe(MoO4)2، A هو أيون فلز أرضي غير نادر)، موليبدات ثلاثي أضعاف (Ｒe2(MoO4)3)، موليبدات رباعي أضعاف (A2Re2(MoO4)4) وموليبدات سبعة أضعاف (A2Ｒe4(MoO4)7).

معظم هذهبلورات مغناطيسية بصريةهي مركبات منصهرة لها نفس التركيبة ويمكن زراعتها بطريقة تشوخرالسكي. ومع ذلك، بسبب تطاير MoO3 أثناء عملية النمو، فمن الضروري تحسين مجال درجة الحرارة وعملية إعداد المواد لتقليل تأثيره. لم يتم حل مشكلة خلل نمو الموليبدات الأرضية النادرة تحت التدرجات الكبيرة في درجات الحرارة بشكل فعال، ولا يمكن تحقيق نمو بلوري كبير الحجم، لذلك لا يمكن استخدامه في العوازل المغناطيسية الضوئية كبيرة الحجم. نظرًا لأن ثابت Verdet ونفاذيته مرتفعان نسبيًا (أكثر من 75%) في نطاق الأشعة تحت الحمراء المرئية، فهو مناسب للأجهزة الضوئية الممغنطة المصغرة.