துத்தநாகம் காந்தமா?

துத்தநாகம் காந்தமா? இந்த பல்துறை உலோகத்தைப் பற்றி விவாதிக்கும்போது இந்த கேள்வி பெரும்பாலும் எழுகிறது. அதன் பரவலான பயன்பாடு இருந்தபோதிலும், துத்தநாகம் காந்தமல்ல. இரும்பு அல்லது நிக்கலைப் போலன்றி, துத்தநாகத்தின் அணு கட்டமைப்பில் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் இல்லை, இது டயமக்னடிக் ஆகும். இதன் பொருள் இது காந்தப்புலங்களை ஈர்க்கப்படுவதை விட பலவீனமாக விரட்டுகிறது.

துத்தநாகத்தின் காந்தம் அல்லாத தன்மை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் மதிப்புமிக்கது, குறிப்பாக காந்த குறுக்கீடு தவிர்க்கப்பட வேண்டும். அரிப்பு-எதிர்ப்பு பூச்சுகள் முதல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் மின்காந்த கேடயம் வரை, துத்தநாகத்தின் தனித்துவமான பண்புகள் நவீன தொழில்துறையில் இன்றியமையாதவை.

துத்தநாகத்தின் காந்தமற்ற தன்மையைப் புரிந்துகொள்வது ஒரு பொதுவான தவறான கருத்தை தெளிவுபடுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், தொழில்நுட்பத்தில் மாறுபட்ட பொருள் பண்புகளின் முக்கியத்துவத்தையும் எடுத்துக்காட்டுகிறது மற்றும் வார்ப்பு உற்பத்தி.

1. துத்தநாகம் என்றால் என்ன, காந்தவியல் என்றால் என்ன

அணு எண் 30 கொண்ட நீல-வெள்ளை உலோகமான துத்தநாகம் பல்வேறு தொழில்களில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. ஆண்ட்ரியாஸ் மார்கிராஃப் 1746 இல் அதன் உலோக வடிவத்தில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, துத்தநாகம் நவீன வாழ்க்கையில் இன்றியமையாததாகிவிட்டது. அமெரிக்க புவியியல் ஆய்வின்படி, உலகளாவிய துத்தநாக உற்பத்தி 2020 ஆம் ஆண்டில் சுமார் 13.2 மில்லியன் மெட்ரிக் டன்களை எட்டியது, இது தொழில்துறை உலகில் அதன் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது.

அன்றாட கேஜெட்டுகள் முதல் அதிநவீன தொழில்நுட்பங்கள் வரை பல பயன்பாடுகளுக்கு பொருட்களின் காந்த பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். காந்தத்தன்மையுடனான துத்தநாகத்தின் உறவை நாம் ஆராயும்போது, ​​இந்த பல்துறை உறுப்பு மற்றும் அவ்வப்போது அட்டவணையில் அதன் தனித்துவமான இடத்தைப் பற்றிய கண்கவர் நுண்ணறிவுகளை நாங்கள் கண்டுபிடிப்போம்.

2. துத்தநாகத்தின் காந்த இயல்பு

2.1 துத்தநாகத்தின் வகைப்பாடு

துத்தநாகம் டயமக்னடிக் பொருட்களின் வகைக்குள் வருகிறது. இந்த வகைப்பாடு சிக்கலானதாகத் தோன்றலாம், ஆனால் இது காந்தப்புலங்களுக்கு வெளிப்படும் போது துத்தநாகம் பலவீனமான விரட்டலை வெளிப்படுத்துகிறது என்பதாகும். துத்தநாகத்தின் டயமக்னடிக் சொத்து அதன் காந்த பாதிப்பால் அளவிடப்படுகிறது, இது அறை வெப்பநிலையில் சுமார் -1.56 × 10⁻⁵ (பரிமாணமற்ற SI அலகுகள்) ஆகும்.

2.2 காந்த பதில்

வெளிப்புற காந்தப்புலத்திற்கு உட்படுத்தப்படும்போது, ​​இரும்பு போன்ற பொதுவான காந்தப் பொருட்களில் நாம் கவனிப்பதில் இருந்து துத்தநாகத்தின் பதில் முற்றிலும் மாறுபட்டது. ஈர்க்கப்படுவதற்குப் பதிலாக, துத்தநாகம் பலவீனமாக காந்த மூலத்திலிருந்து விலகிச் செல்கிறது. ஃபாரடே முறை மூலம் இந்த நடத்தை நிரூபிக்கப்படலாம், அங்கு ஒரு மெல்லிய நூலால் இடைநீக்கம் செய்யப்பட்ட ஒரு சிறிய துத்தநாகம் அதன் அருகே ஒரு வலுவான காந்தம் கொண்டு வரப்படும்போது சற்று விரட்டப்படும்.

இந்த நடத்தையை விளக்குவதற்கு, காந்த பாதிப்புகளை ஒப்பிடும் பின்வரும் அட்டவணையைக் கவனியுங்கள்:

3. ஏன் துத்தநாகம் காந்தம் அல்ல

3.1 துத்தநாகத்தின் அணு அமைப்பு

துத்தநாகத்தின் காந்த பண்புகள் இல்லாதது அதன் எலக்ட்ரான் உள்ளமைவைக் காணலாம். துத்தநாகத்தின் வெளிப்புற ஷெல்லில் எலக்ட்ரான்களின் ஏற்பாடு அதன் காந்த நடத்தை தீர்மானிப்பதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

துத்தநாகத்தின் எலக்ட்ரான் உள்ளமைவு [AR] 3D⊃1; ⁰4S⊃2 ;. இதன் பொருள் துத்தநாகத்தின் எலக்ட்ரான்கள் அனைத்தும் ஜோடியாக உள்ளன, அதன் வெளிப்புற சுற்றுப்பாதையில் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் இல்லை. துத்தநாகம் ஏன் காந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்தாது என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்கு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் இல்லாதது முக்கியமானது.

இதைக் காட்சிப்படுத்த, துத்தநாகத்தின் எலக்ட்ரான் உள்ளமைவை ஒரு காந்த உறுப்புடன் ஒப்பிடுவோம்:

3.2 துத்தநாகத்தில் காந்த தருணம்

அதன் முழு ஜோடி எலக்ட்ரான்கள் காரணமாக, துத்தநாகம் பூஜ்ஜியத்தின் காந்த தருணத்தைக் கொண்டுள்ளது. இது இரும்பு போன்ற ஃபெரோ காந்த பொருட்களுடன் கூர்மையாக வேறுபடுகிறது, அவை இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை காந்தப்புலத்தில் சீரமைக்க முடியும், நிகர காந்த தருணத்தை உருவாக்குகின்றன.

ஒரு அணுவின் காந்த தருணம் (μ) சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படலாம்:

μ = √ [n (n+2)] μb

N என்பது இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் μB என்பது போர் காந்தம் (9.274 × 10⁻⊃2; ⁴ J/T).

துத்தநாகத்திற்கு: n = 0, எனவே இரும்புக்கு μ = 0: n = 4, எனவே μ ≈ 4.90 μB

4. துத்தநாகத்தின் காந்த பண்புகளை பாதிக்கும் காரணிகள்

4.1 தூய்மை மற்றும் அசுத்தங்கள்

தூய துத்தநாகம் நிலப்பரப்பு என்றாலும், அசுத்தங்கள் சில நேரங்களில் அதன் காந்த நடத்தையை மாற்றும். சில அசுத்தங்கள் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட காந்த தருணங்களை உருவாக்கக்கூடும், இது பலவீனமான பரம காந்த நடத்தைக்கு வழிவகுக்கும். இருப்பினும், இந்த விளைவு பொதுவாக மிகக் குறைவு, இது அன்றாட பயன்பாடுகளில் கவனிக்கப்படாமல் இருக்கும்.

தி ஜர்னல் ஆஃப் காந்தவியல் மற்றும் காந்தப் பொருட்கள் (2018) இல் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வில், 5% மாங்கனீசு கொண்ட துத்தநாக நானோ துகள்கள் அறை வெப்பநிலையில் பலவீனமான ஃபெரோ காந்த நடத்தையைக் காட்டின, 0.08 EMU/g இன் செறிவு காந்தமயமாக்கலுடன்.

4.2 வெப்பநிலை

துத்தநாகத்தின் காந்த நடத்தையிலும் வெப்பநிலை ஒரு பங்கைக் கொண்டுள்ளது. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, ​​அசுத்தங்கள் காரணமாக எந்தவொரு காந்த விளைவுகளும் மேலும் குறைந்துவிடும். இது நிகழ்கிறது, ஏனெனில் வெப்ப ஆற்றல் எலக்ட்ரான்களின் சீரமைப்பை சீர்குலைக்கிறது, எந்தவொரு சிறிய காந்த போக்குகளையும் குறைக்கிறது.

துத்தநாகம் போன்ற டயமக்னடிக் பொருட்களுக்கான வெப்பநிலை மற்றும் காந்த பாதிப்புக்கு இடையிலான உறவு கியூரியின் சட்டத்தைப் பின்பற்றுகிறது:

χ = c / t

சி என்பது கியூரி மாறிலி மற்றும் டி என்பது முழுமையான வெப்பநிலை. துத்தநாகத்தைப் பொறுத்தவரை, வெப்பநிலை சார்பு மிகவும் பலவீனமாக உள்ளது, 100K முதல் 300K வரை வெப்பநிலை வரம்பை விட 1% க்கும் குறைவான மாற்றம் உள்ளது.

5. துத்தநாகம் காந்தமாக மாற முடியுமா?

5.1 கலப்பு

தூய துத்தநாகம் காந்தமாக மாற முடியாது என்றாலும், அதை ஃபெரோ காந்த பொருட்களுடன் கலப்பது காந்த பண்புகளுடன் சேர்மங்களை உருவாக்கும். உதாரணமாக, சில துத்தநாக உலோகக் கலவைகள் காந்த சென்சார்கள் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த உலோகக்கலவைகள் துத்தநாகம் அல்ல, கூடுதல் கூறுகள் காரணமாக காந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

துத்தநாகம் சார்ந்த காந்த அலாய் எடுத்துக்காட்டு:

5.2 சிறப்பு நிபந்தனைகள்

சில சிறப்பு நிபந்தனைகளின் கீழ், துத்தநாகம் சார்ந்த சேர்மங்கள் காந்த பண்புகளைக் காட்டலாம்:

1. துத்தநாகம் ஃபெரைட் (Znfe₂o₄): இரும்பு அயனிகள் இருப்பதால் இந்த கலவை ஃபெர்ரிமாக்னெடிக் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது. இது சுமார் 10 ° C இன் கியூரி வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது, அதற்கு மேலே இது பரம காந்தமாக மாறும்.

2. டோப் செய்யப்பட்ட துத்தநாக ஆக்ஸைடு நானோ கட்டமைப்புகள்: நானோ அளவிலான ஆராய்ச்சி கடிதங்கள் (2010) இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஆராய்ச்சி, 5% கோபால்ட் மூலம் அளவிடப்பட்ட ZnO நானோ கட்டமைப்புகள் அறை-வெப்பநிலை ஃபெரோ காந்தமயமாக்கலுடன் 1.7 EMU/g இன் செறிவு காந்தமயமாக்கலைக் காட்டின.

6. துத்தநாகத்தின் காந்தமற்ற தன்மையைப் பயன்படுத்தும் பயன்பாடுகள்

6.1 மின் கூறுகள்

துத்தநாகத்தின் காந்தமற்ற தன்மை மின் பயன்பாடுகளில் மதிப்புமிக்கதாக ஆக்குகிறது. மின்காந்த கேடயத்தில் இது மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும், அங்கு இது காந்தமாக்கப்படாமல் மின்காந்த புலங்களைத் தடுக்கலாம். ஈ.எம்.ஐ கேடயத்தில் துத்தநாகத்தின் செயல்திறனை அதன் கவச செயல்திறன் (எஸ்.இ) மூலம் அளவிட முடியும், இது பொதுவாக 1 ஜிகாஹெர்ட்ஸில் 0.1 மிமீ தடிமனான துத்தநாக தாளுக்கு 85-95 டி.பீ.

6.2 காந்தக் கவசம்

காந்தப்புலங்களை சற்று விரட்டுவதற்கான துத்தநாகத்தின் திறன் காந்தக் கவச பயன்பாடுகளுக்கு சிறந்த தேர்வாக அமைகிறது. இது வெளிப்புற காந்த குறுக்கீட்டிலிருந்து முக்கியமான கருவிகளைப் பாதுகாக்கப் பயன்படுகிறது, பல்வேறு சாதனங்களில் துல்லியமான செயல்திறனை உறுதி செய்கிறது.

வெவ்வேறு பொருட்களுக்கான கேடய செயல்திறனின் ஒப்பீட்டு அட்டவணை:

7. துத்தநாகத்தை காந்த மற்றும் காந்தமற்ற உலோகங்களுடன் ஒப்பிடுகிறது

7.1 காந்த உலோகங்கள்

துத்தநாகத்தைப் போலல்லாமல், இரும்பு, நிக்கல் மற்றும் கோபால்ட் போன்ற ஃபெரோ காந்த உலோகங்கள் வலுவான காந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த பொருட்களை எளிதில் காந்தமாக்கி அவற்றின் காந்தத்தை தக்க வைத்துக் கொள்ளலாம், இதனால் மின்சார மோட்டார்கள் மற்றும் ஜெனரேட்டர்கள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு அவை முக்கியமானவை.

7.2 பிற காந்தமற்ற உலோகங்கள்

துத்தநாகம் அதன் காந்தமற்ற தன்மையில் தனியாக இல்லை. தாமிரம், தங்கம் மற்றும் அலுமினியம் போன்ற பிற பொதுவான உலோகங்களும் குறிப்பிடத்தக்க காந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்தாது. இருப்பினும், இந்த உலோகங்கள் ஒவ்வொன்றும் அதன் தனித்துவமான சிறப்பியல்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை வெவ்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகின்றன.

காந்த பண்புகள் மற்றும் பயன்பாடுகளின் ஒப்பீடு:

8. முடிவு

'துத்தநாக காந்தம்? ' என்ற கேள்விக்கு பதிலளிப்பதில், தூய துத்தநாகம் காந்தமல்ல என்பதை நாங்கள் கண்டுபிடித்தோம். அதன் டயமக்னடிக் இயல்பு என்பது காந்தப்புலங்களை ஈர்க்கப்படுவதை விட பலவீனமாக விரட்டுகிறது. இந்த சொத்து துத்தநாகத்தின் அணு கட்டமைப்பிலிருந்து உருவாகிறது, குறிப்பாக அதன் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் இல்லாதது.

துத்தநாகம் காந்தமாக இல்லை என்றாலும், அதன் காந்தமற்ற தன்மை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் விலைமதிப்பற்றது என்பதை நிரூபிக்கிறது. உணர்திறன் கருவிகளைக் காப்பாற்றுவதிலிருந்து சிறப்பு உலோகக் கலவைகளுக்கான தளமாக பணியாற்றுவது வரை, துத்தநாகத்தின் தனித்துவமான பண்புகள் நவீன தொழில்நுட்பம் மற்றும் தொழில்துறையில் ஒரு முக்கிய அங்கமாக அமைகின்றன.

துத்தநாகம் போன்ற பொருட்களின் காந்த பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது தொழில்நுட்பத்தை முன்னேற்றுவதற்கும் பொறியியல் சவால்களுக்கு புதுமையான தீர்வுகளைக் கண்டறிவதற்கும் முக்கியமானது. ஆராய்ச்சி தொடர்கையில், இந்த பல்துறை உலோகத்திற்கான இன்னும் கவர்ச்சிகரமான பயன்பாடுகளை நாம் காணலாம், காந்தம் அல்லது இல்லை.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்: துத்தநாகம் மற்றும் காந்தவியல்

1. துத்தநாகம் காந்தமா?

   இல்லை, தூய துத்தநாகம் காந்தமல்ல. இது ஒரு டயமக்னடிக் பொருளாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, அதாவது இது காந்தப்புலங்களை பலவீனமாக விரட்டுகிறது.

2. எந்த சூழ்நிலையிலும் துத்தநாகம் காந்தமாக மாற முடியுமா?

   தூய துத்தநாகம் நிரந்தரமாக காந்தமாக மாற முடியாது. இருப்பினும், சில ஃபெரோ காந்த பொருட்களுடன் அல்லது மிகவும் வலுவான காந்தப்புலங்களின் முன்னிலையில் கலக்கும்போது, ​​துத்தநாகம் சார்ந்த கலவைகள் பலவீனமான காந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்தக்கூடும்.

3. துத்தநாகம் ஏன் இல்லை?

   துத்தநாகம் அதன் எலக்ட்ரான் உள்ளமைவு காரணமாக காந்தமல்ல. இது ஒரு முழு 3D சப்ஷலைக் கொண்டுள்ளது, இதன் விளைவாக இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் இல்லை, அவை ஃபெரோ காந்த நடத்தைக்கு அவசியமானவை.

4. துத்தநாகம் காந்தங்களுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கிறது?

   துத்தநாகம் அதன் விட்டம் தன்மை காரணமாக காந்தங்களை பலவீனமாக விரட்டுகிறது. இந்த விரட்டல் பொதுவாக மிகவும் பலவீனமானது மற்றும் அன்றாட சூழ்நிலைகளில் பெரும்பாலும் கவனிக்கப்படாது.

5. காந்தமான துத்தநாக உலோகக் கலவைகள் ஏதேனும் உள்ளதா?

   ஆம், சில துத்தநாக உலோகக் கலவைகள் காந்தமாக இருக்கலாம். எடுத்துக்காட்டாக, சில துத்தநாகம்-இரும்பு அல்லது துத்தநாக-நிக்கல் உலோகக்கலவைகள் இரும்பு அல்லது நிக்கலின் ஃபெரோ காந்த தன்மை காரணமாக காந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்தக்கூடும்.

6. துத்தநாகத்தின் காந்தமற்ற தன்மைக்கு ஏதேனும் நடைமுறை பயன்பாடுகள் உள்ளதா?

   ஆம். சில மின்னணு கூறுகள் அல்லது காந்தக் கவசம் போன்ற காந்த குறுக்கீட்டைக் குறைக்க வேண்டிய பயன்பாடுகளில் துத்தநாகத்தின் காந்தம் அல்லாத சொத்து பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

7. தூய துத்தநாகத்தை அடையாளம் காண காந்த சோதனையைப் பயன்படுத்த முடியுமா?

   துத்தநாகம் ஒரு காந்தத்திற்கு ஈர்க்கப்படாது என்றாலும், தூய துத்தநாகத்தை அடையாளம் காண காந்த சோதனை மட்டும் போதுமானதாக இல்லை. பல காந்தமற்ற உலோகங்கள் துத்தநாகத்தை தவறாக நினைக்கலாம். துல்லியமான அடையாளத்திற்கு கூடுதல் சோதனைகள் அவசியம்.