With ferrite by TDK

GRAIN8 分裂するフェライト結晶

分裂するフェライト結晶

分裂するフェライト結晶

電子顕微鏡をのぞいても、やっとその幅がわかる程度の極小フェライト結晶単位、単位胞を舞台に、フェライト磁性の強化策についてあれこれと計算づくめの話をしてきたが、いま少し身を引いて磁気モーメントそのものの動きを眺めてみると、これが、なかなかに含みのあるふるまいを見せてくれるのである。

そこで、そこそこの倍率に設定した電子顕微鏡を取り出し、フェライトの断面をのぞいてみることにしよう。すると、指輪に仕立てたくなりそうな独特のカタチをした結晶のかたまりが、ぎっしりとすき間なく並んだ光景が迫ってくる。

すでに述べたとおり、フェライトはA、B副格子が整然と並んだイオン結合の結晶体であるが、生まれたての結晶は、少量の単位胞からなるきわめて微小なかたまりである。それが、次第に成長し、やっと一人前の機能を宿すまでに育った姿が、この"磁性のダイヤモンド"というわけである。

したがって、グレイン(Grain)と呼ばれるこのかたまりの中には、下のモデル図に示すように、一辺わずか8オングストロームの立方体である単位胞が、それぞれの磁気モーメントの方位をピタリと平行に揃えながら、一糸の乱れもなく整然と並んでいるはずなのであるが、さてフェライト結晶もここまで大きく育ってくると、これまで見てきたようなミクロ的な磁性のやりとりだけでは説明のつかないふるまいを示すようになる。

そこで、今度は、蒸留水にマグネタイト(磁鉄鉱=Fe3O4)の微粉末を分散させたコロイド状の液体を用意し、その中にフェライト断片をしばらく浸したのち乾燥させた試料を電子顕微鏡でのぞいてみることにする。すると、下のモデル図に示すとおり、マグネタイト微粉末の堆積したストライプ模様が、平原を流れる川のようにくっきりとグレインの表面に付着している様子が見てとれるのである。

マグネタイトの微粉末が細い川筋を示すように吸着されるということは、その部分に微小な磁束が漏れ出ていることを示唆している。つまり、この光景は、グレインを構成する個々の単位胞に宿る磁気モーメントが、この川筋をはさんで互いに反平行に向き合う小ブロックに分裂していることを示しているのである(このブロックを磁区=ドメインと呼ぶ)。