Le pareti di Bloch

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Cosa sono le pareti di Bloch?

Le pareti di Bloch sono le superfici di separazione tra i cosiddetti domini di Weiss che si trovano nei ferromagneti. Una parete di Bloch è quindi il confine tra due aree di magneti elementari allineati parallelamente. Le pareti di Bloch prendono il nome dal fisico di origine svizzera Felix Bloch. Le pareti di Bloch sono barriere energetiche con un campo magnetico più forte di quello dell'area circostante. Per questo motivo, le pareti di Bloch possono essere visualizzate sperimentalmente con l'aiuto di particelle ferromagnetiche estremamente fini.

Indice

Nei materiali ferromagnetici, gli spin degli elettroni sono allineati in gruppi paralleli. I gruppi paralleli, cioè le aree all'interno delle quali gli spin sono allineati in parallelo, sono chiamati distretti o domini di Weiss. I confini tra questi distretti di Weiss sono le cosiddette pareti di Bloch.

Un campo magnetico esterno fa sì che molti piccoli domini (in un materiale ferromagnetico non magnetizzato, i domini hanno solitamente dimensioni di qualche decimo di millimetro) si fondano in domini più grandi e la magnetizzazione del solido diventa misurabile verso l'esterno. Durante questo processo, le pareti di Bloch si spostano. Si verifica un improvviso cambiamento nell'allineamento di tutti gli spin degli elettroni in un dominio di Weiss (salto di Barkhausen).

Linee di demarcazione tra i domini di Weiß, le cosiddette pareti di Bloch.

Le pareti di Bloch sono confini di area tra i domini Weiss. Qui si incontrano densità di flusso magnetico con direzioni diverse. Se una soluzione di particelle ferromagnetiche molto fini (sospensione colloidale di polvere ferromagnetica) viene posta su un solido anch'esso ferromagnetico, le forze magnetiche fanno sì che le particelle si raccolgano lungo la linea di intersezione delle pareti di Bloch con la superficie esterna del materiale a contatto con la sospensione, formando le cosiddette "strisce di Bitter", osservabili direttamente al microscopio.

Le pareti di Bloch non sono vere e proprie "pareti" all'interno del solido. Rappresentano invece una "parete" energetica. Separano due aree energeticamente diverse l'una dall'altra. I campi magnetici degli spin degli elettroni allineati in modo diverso nei due domini di Weiss si incontrano qui e formano una regione ad alta densità di flusso magnetico. Se una superficie di separazione reale del materiale ferromagnetico, cioè una superficie di confine del solido, interseca tale parete di Bloch, le linee di campo emergono dal materiale lungo la parete di Bloch.

Visualizzazione delle pareti di Bloch

Il fisico statunitense Francis Bitter ha sviluppato un metodo interessante per visualizzare le pareti di Bloch. Ha rivestito un corpo ferromagnetico con una sospensione di particelle ferromagnetiche colloidali. Le particelle ferromagnetiche si depositano lungo le pareti di Bloch a causa dell'elevata intensità del campo magnetico e formano un'immagine della linea di intersezione tra la parete di Bloch e la superficie limite del solido. Le strisce risultanti sono note anche come strisce di Bitter, in onore di Francis Bitter.

Autore:
Dott. Franz-Josef Schmitt

Il dottor Franz-Josef Schmitt è fisico e direttore scientifico del corso pratico avanzato di fisica all'università Martin-Luther di Halle-Wittenberg. Ha lavorato alla Technische Universität di Berlino dal 2011 al 2019, dove ha diretto diversi progetti pedagogici e il laboratorio di progetti di chimica. Le sue ricerche si concentrano sulla spettroscopia di fluorescenza risolta nel tempo su macromolecole biologicamente attive. Inoltre è il direttore di Sensoik Technologies GmbH.

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