Néel relaxation theory
નીલ રિલેક્સેશન થિયરી એ ચુંબકીય સ્નિગ્ધતા તરીકે ઓળખાતી સમય-આધારિત ચુંબકીય ઘટનાઓને સમજાવવા માટે 1949માં લુઇસ નીલ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલ એક સિદ્ધાંત છે. વિલિયમ ફુલર બ્રાઉન, જુનિયર દ્વારા વધુ સખત વ્યુત્પત્તિ પછી તેને એરહેનિયસ સમીકરણ અને નીલ-બ્રાઉન સિદ્ધાંત પછી નીલ-એરહેનિયસ સિદ્ધાંત પણ કહેવામાં આવે છે. નીલે તેમના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ સિંગલ-ડોમેન ફેરોમેગ્નેટિક ખનિજોમાં થર્મોરેમેન્ટ ચુંબકત્વનું એક મોડેલ વિકસાવવા માટે કર્યો હતો જેમાં સમજાવવામાં આવ્યું હતું કે આ ખનિજો કેવી રીતે ભૂ-ચુંબકીય ક્ષેત્રને વિશ્વસનીય રીતે રેકોર્ડ કરી શકે છે. તેમણે આવર્તન-આધારિત સંવેદનશીલતા અને વૈકલ્પિક ક્ષેત્ર ડિમૅગ્નેટાઇઝેશનનું પણ મોડેલિંગ કર્યું હતું. સુપરપેરામેગ્નેટિઝમ સુપરપેરામેગ્નેટિઝમ ફેરોમેગ્નેટિક અને ફેરીમેગ્નેટિક નેનોપાર્ટિકલ્સમાં જોવા મળે છે, જે સિંગલ-ડોમેન છે. એક જ ચુંબકીય ક્ષેત્રથી બનેલું છે. આ ત્યારે શક્ય બને છે જ્યારે સામગ્રીના આધારે તેનો વ્યાસ 3-50 nm કરતા ઓછો હોય. આ સ્થિતિમાં, એવું માનવામાં આવે છે કે નેનોપાર્ટિકલ્સનું ચુંબકીયકરણ એ એક વિશાળ ચુંબકીય ક્ષણ છે, જે નેનોપાર્ટિકલ્સના અણુઓ દ્વારા વહન કરવામાં આવતી તમામ વ્યક્તિગત ચુંબકીય ક્ષણોનો સરવાળો છે. આ તે છે જેના પર લોકો સુપરપેરામેગ્નેટિઝમના પેટાક્ષેત્રમાં કામ કરી રહ્યા છે જેને "મેક્રો-સ્પિન એપ્રોક્સીમેશન" કહેવાય છે. સંક્રમણનો સરેરાશ સમય નેનોપાર્ટિકલની ચુંબકીય અનિસોટ્રોપીને કારણે, ચુંબકીય ક્ષણમાં સામાન્ય રીતે માત્ર બે સ્થિર દિશાઓ હોય છે જે એકબીજાની સમાંતર હોય છે, જે ઊર્જા અવરોધ દ્વારા અલગ પડે છે. સ્થિર દિશાઓ નેનોપાર્ટિકલના ચુંબકીય સરળ અક્ષને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. મર્યાદિત તાપમાન પર, ચુંબકત્વ માટે તેની દિશા પલટી અને ઉલટાવી દેવાની મર્યાદિત સંભાવના છે. બે પલટી વચ્ચેના સરેરાશ સમયને નીલ છૂટછાટનો સમય કહેવામાં આવે છે અને તે નીલ-અર્હેનિયસ સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છેઃ, જ્યાં ઊર્જા અવરોધની ઊંચાઈ છે, જે ચુંબકીય અનિસોટ્રોપી ઊર્જા ઘનતા અને વોલ્યુમનું ઉત્પાદન છે; બોલ્ટઝમેન અચળાંક છે, તાપમાન અને તેમનું ઉત્પાદન થર્મલ ઊર્જા છે; અને તે સમયની લંબાઈ છે, જે સામગ્રીની લાક્ષણિકતા છે, જેને પ્રયાસ સમય અથવા પ્રયાસ સમયગાળો કહેવામાં આવે છે (તેના પારસ્પરિકને પ્રયાસ આવર્તન કહેવામાં આવે છે). લાક્ષણિક મૂલ્યો 10−9 અને 10−10 સેકન્ડની વચ્ચે હોય છે. નીલ છૂટછાટનો સમય થોડા નેનોસેકન્ડ્સથી લઈને વર્ષો અથવા તેનાથી વધુ લાંબો હોઈ શકે છે. ખાસ કરીને, તે અનાજના જથ્થાનું ઘાતાંકીય કાર્ય છે, જે સમજાવે છે કે શા માટે જથ્થાબંધ સામગ્રી અથવા મોટા નેનોપાર્ટિકલ્સ માટે ફ્લિપિંગ સંભાવના ઝડપથી નગણ્ય બને છે. અવરોધિત તાપમાન ધારો કે એક જ સુપરપેરામેગ્નેટિક નેનોપાર્ટિકલનું ચુંબકત્વ સમયાંતરે માપવામાં આવે છે. જો આ સમય છૂટછાટના સમય કરતાં ઘણો વધારે હોય, તો માપન દરમિયાન નેનોપાર્ટિકલ મેગ્નેટાઇઝેશન ઘણી વખત પલટી જશે. શૂન્ય ક્ષેત્રમાં, માપવામાં આવેલું ચુંબકત્વ સરેરાશ શૂન્ય હશે. જો, માપન દરમિયાન ચુંબકત્વ પલટશે નહીં, તો માપવામાં આવેલું ચુંબકત્વ પ્રારંભિક ચુંબકત્વ જેટલું હશે. પહેલાના કિસ્સામાં, નેનોપાર્ટિકલ સુપરપેરામેગ્નેટિક સ્થિતિમાં દેખાશે જ્યારે પછીના કિસ્સામાં તે તેની પ્રારંભિક સ્થિતિમાં અવરોધિત થઈ જશે. નેનોપાર્ટિકલ (સુપરપેરામેગ્નેટિક અથવા અવરોધિત) ની સ્થિતિ માપન સમય પર આધારિત છે. સુપરપેરામેગ્નેટિઝમ અને અવરોધિત સ્થિતિ વચ્ચે સંક્રમણ ત્યારે થાય છે જ્યારે. કેટલાક પ્રયોગોમાં, માપનનો સમય સ્થિર રાખવામાં આવે છે પરંતુ તાપમાન વૈવિધ્યસભર હોય છે, તેથી સુપરપેરામેગ્નેટિઝમ અને અવરોધિત સ્થિતિ વચ્ચેનું સંક્રમણ એ તાપમાનનું કાર્ય છે. જે તાપમાનને અવરોધિત તાપમાન કહેવામાં આવે છેઃ લાક્ષણિક પ્રયોગશાળાના માપન માટે, અગાઉના સમીકરણમાં લઘુગણકનું મૂલ્ય 20-25 ના ક્રમમાં હોય છે. સંદર્ભો ચુંબકત્વ બિન-સંતુલન થર્મોડાયનેમિક્સ