Risonanza ferromagnetica
Scoperta
La risonanza ferromagnetica , o RFM (inglese FMR) è una tecnica di spettroscopia per studiare la magnetizzazione dei materiali ferromagnetici. È uno strumento standard per sondare le onde di spin e le dinamiche di spin. Il fenomeno della FMR fu scoperto da VK Arkad'yev quando osservò l'assorbimento della radiazione UHF (ultra alta frequenza) da parte di materiali ferromagnetici nel 1911. Una spiegazione qualitativa del fenomeno della RFM, accompagnata da una spiegazione dei risultati di Arkad'yev è stato donato da Ya. G. Dorfman nel 1923 quando suggerì che le transizioni ottiche dovute allo scoppio di Zeeman potrebbero fornire un modo di studio per la struttura ferromagnetica. L'RFM è molto simile alla risonanza magnetica nucleare (NMR), tranne per il fatto che l'RFM sonda i momenti magnetici degli elettroni mentre l'NMR sonda i momenti magnetici dei protoni.
Principio fisico
RFM nasce dal movimento precessionale del momento magnetico di un materiale ferromagnetico in un campo magnetico esterno. Il campo magnetico toglie il momento magnetico dalla sua posizione di equilibrio, costringendolo così a precessione. La frequenza di precessione dipende dall'orientamento del materiale e dall'intensità del campo magnetico. È data dalla cosiddetta legge di Kittel :
Apparato sperimentale
RFM usuale in una cavità
L'attrezzatura necessaria per un esperimento RFM è una cavità (risonatore a microonde) con un elettromagnete. La cavità di risonanza è fissata a una data frequenza nella gamma di frequenze ultra alte. Un rilevatore è posizionato all'uscita della cavità per rilevare le microonde. Il campione magnetico viene posto tra i poli dell'elettromagnete e il campo magnetico viene variato rilevando l'intensità delle microonde. Quando la frequenza di precessione e la frequenza della cavità risonante sono uguali, l'assorbimento aumenta, il che è indicato da una diminuzione dell'intensità nel rivelatore.
RFM tramite coppia di trasferimento di rotazione
Questo metodo consiste nella litografia del materiale da misurare. Il campione magnetico viene posizionato tra i poli di un elettromagnete e una corrente ad altissima frequenza viene fatta passare attraverso il campione. L'eccitazione è effettuata dal campo di Ampere indotto nel filo sul materiale magnetico. La risposta del materiale viene rilevata da una misurazione della magnetoresistenza anisotropa, che viene materializzata da una differenza di tensione attraverso il campione per una corrente applicata identica.