Temperatura di Curie

temperatura di Curie

Temperatura T_C che, in un materiale magnetico, segna il passaggio da uno stato ferro- o ferri-magnetico (ordinato, con magnetizzazione spontanea, a temperatura minore di T_C) a uno stato paramagnetico (disordinato, a temperatura maggiore di T_C). Per analogia, la temperatura di Curie in un materiale piezoelettrico è la temperatura al di sopra della quale il materiale perde la sua polarizzazione spontanea e le sue proprietà piezoelettriche, ovvero la capacità di generare un potenziale elettrico in risposta a uno stress meccanico. La transizione di fase ferromagnete/paramagnete è una transizione ordine/disordine detta del secondo ordine in quanto a essa non risulta associato il calore latente che si osserva nelle transizioni del primo ordine. Per i metalli Fe, Co e Ni le temperature di Curie sono rispettivamente 1043 K, 1399 K e 627 K. Nello stato ferromagnetico, per minimizzare l’energia libera del sistema, un materiale ferromagnetico è suddiviso in regioni (o domini magnetici) all’interno delle quali gli spin sono allineati tra loro. I domini magnetici sono separati tra loro dalle cosiddette pareti di dominio, regioni dello spessore di qualche centinaio di nanometri, all’interno delle quali avviene in modo graduale la rotazione degli spin, che passano dall’orientazione in un dominio a quella nel dominio adiacente. La dipendenza dalla temperatura T della magnetizzazione spontanea M(T) è data dalla legge di Block, che per un ferromagnete isotropo può essere scritta come:

dove M(0) è la magnetizzazione a T=0 K. Nello stato paramagnetico la dipendenza dalla temperatura della suscettività magnetica χ=M/H è descrivibile con la legge di Curie-Weiss: χ (T)=C/(T−T_C), dove C è la costante di Curie, caratteristica dell’elemento. Quando la temperatura tende a T_C , la suscettività diverge secondo la legge:

dove il valore dell’esponente critico γ varia da 1 (teoria del campo molecolare) a 2 (modello sferico in dimensione 3).

→ Magnetismo