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마그논(magnon)

작성일 2017-05-29
[요약] 양자화된 스핀파(波). 반강자성체(反强磁性體)나 강자성체의 규칙적인 결정에서 원자 또는 이온이 들뜬상태가 되어 나타난다. 양자화된 스핀파(波). 반강자성체(反强磁性體)나 강자성체의 규칙적인 결정에서 원자 또는 이온이 들뜬상태가 되어 나타난다. 1930년 F. 블로흐가 처음 이론적으로 고찰하고 스핀파라고 명명했다. 강자성체의 바닥상태에서는 교환상호작용 때문에 모든 스핀이 한 방향으로 정렬되고, 자화(磁化)는 포화상태이다. 이때 하나의 스핀이 교란되면 스핀 방향이 교환상호작용 때문에 옆으로 연이어 진동하는 파동 모양으로 전파된다. 이것이 스핀파이다. 이 현상을 제2양자화법으로 다루면 스핀파는 보즈통계에 속하는 입자로서 나타낼 수 있다. 그래서 최근에는 마그논이라는 용어를 많이 쓴다. 반강자성체에는 2개의 부격자가 있으므로 두 종류의 마그논이 존재한다. 열평형상태일 때는 마그논은 절대영도에서는 존재하지 않으나 온도가 올라감에 따라 점차 가한다. 그러나 마그논 상호간의 충돌이 격렬해지므로 개개 마그논의 수명은 짧아진다. 강자성체에서는 마그논이 생기면 자기모멘트가 감소되므로 자화는 온도 T가 상승함에 따라 감소된다. 그 감소량은 T3/2에 비례한다. 이것은 블로흐의 T3/2법칙으로 알려져 있으며, 마그논수를 반영한 것이다. 마그논의 에너지 스펙트럼은 이방성(異方性)을 무시할 경우 강자성체에서는 마그논1, 반강자성체에서는 마그논2가 되어 파수벡터 k에 대한 의존성이 다르다. 따라서 강자성체와 반강자성체의 열역학적 여러 양의 온도변화도 다르다. 보통의 강(반강)자성 공명 흡수에서는 진동자기장에서 에너지를 흡수하여 파수가 0인 마그논이 발생한다. 강(반강)자성체에서 중성자의 비탄성산란이 진행될 때에는 마그논의 발생이나 소멸이 수반된다.
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데네볼라(Denebola) 2017.05.29
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