磁性材料
鉄(BCC、格子定数0.2866 nm)の原子1個あたりの磁気モーメントを2.22 µB とする。すべてのモーメントがそろった0 Kでの飽和磁化Msはどれに最も近いか。ボーア磁子を µB = 9.27×10⁻²⁴ A·m² とする。
- A約8.7×10⁵ A/m
- B約1.7×10⁶ A/m
- C約3.5×10⁶ A/m
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正解：B. 約1.7×10⁶ A/m
BCCの単位胞には原子が2個あるので、原子の数密度は n = 2/a³ = 2/(0.2866×10⁻⁹ m)³ ≈ 8.50×10²⁸ m⁻³ です。飽和磁化は単位体積あたりの磁気モーメントなので、Ms = n × 2.22 µB = 8.50×10²⁸ × 2.22 × 9.27×10⁻²⁴ ≈ 1.7×10⁶ A/m になります。µ₀Ms に直すと約2.2 Tで、鉄の飽和磁束密度の値とよく合います。約8.7×10⁵ A/m は単位胞の原子を1個と数えた値、約3.5×10⁶ A/m はFCCと同じ4個と数えた値です。原子1個あたりのモーメントが整数にならないのは、磁性を担う3d電子がバンドをつくっているためです。