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자성 재료

강자성체의 입자를 수 µm에서 nm 크기까지 작게 해 갈 때, 입자의 보자력 변화로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A보자력은 결정 자기 이방성만으로 정해지는 물성값이므로, 입자 지름과 관계없이 거의 일정하다
  2. B입자가 작을수록 자벽이 줄어 반전되기 어려워지므로, nm 크기까지 단조롭게 계속 커진다
  3. C단자구가 되는 임계 지름 부근에서 최대가 되고, 더 작게 하면 초상자성이 되어 0에 가까워진다
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정답: C. 단자구가 되는 임계 지름 부근에서 최대가 되고, 더 작게 하면 초상자성이 되어 0에 가까워진다

큰 입자는 많은 자구를 가지며, 자화의 반전은 약한 자기장에서도 움직이는 자벽의 이동으로 일어나므로 보자력은 작아집니다. 입자를 작게 하면 자벽이 줄어들고, 임계 지름보다 작아지면 자벽을 갖지 않는 단자구 입자가 됩니다. 단자구 입자의 자화를 반전시키려면 자기 이방성을 거슬러 자화 전체를 회전시켜야 하므로, 보자력은 이 부근에서 최대가 됩니다. 더 작게 하면 반전의 에너지 장벽 KV가 열에너지에 비해 작아져 자화가 열로 저절로 반전되는 초상자성이 되며, 보자력은 0에 가까워집니다. 보자력은 이방성뿐 아니라 입자 지름이나 조직에 강하게 의존하므로 일정하지 않으며, 임계 지름보다 작은 범위에서 단조롭게 증가하지도 않습니다. 자기 기록 매체의 입자 설계는 이 상한과 하한 사이에서 이루어집니다.

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