Magnetisme & Het Ising Model

Simulatie

Een natuurkunde model voor ferromagnetisme is het Ising model. Dit modelleert elektronen op een vierkant grid die elk een spin hebben.

Deze spin kan in 1 van 2 toestanden bevinden. Spin omhoog (lichtblauw) en spin naar beneden (zwart). De spin van 1 elektron wordt ook beïnvloedt door de spin van zijn buren. Afhankelijk van de spin koppelingsconstante J willen ze graag met elkaar meewijzen (J > 0), of tegen elkaar in (J < 0).

Regio's waar grotendeels dezelfde spin voorkomt, wordt ook wel een domein genoemd. En als de meerderheid van alle domeinen dezelfde kant op wijzen (door toepassen van een extern magnetisch veld H), dan is een materiaal magnetisch. Zo kun je een materiaal magnetisch te maken door het eerst heet te maken (hoge temperatuur T). Dan een extern magnetisch veld toe te passen. En dan snel de temperatuur laten zakken, zodat de spin's vast staan in dezelfde richting. Probeer het maar! Je kunt het magnetisch veld zelfs de andere kant op duwen dan de spins. En waar ze bij hoge temperatuur allemaal mee wilden wijzen, kan het ferromagnetische materiaal zijn magnetische eigenschappen behouden. Totdat je het magnetisch veld té sterk in de andere richting maakt.

Hieronder heb ik in mijn playground een simulatie lopen waarin je de temperatuur T, de sterkte van een extern magnetisch veld H, en de spin-koppelingsconstante J kunt aanpassen.