Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 1 (1989), страница 7

сфера) уривисййя можно преобразовать в лнмейиыс н рензнть. Так бьшо получено много результатов. каск$оизихся зарождения дОмейоя к коз~х$нтивмости мелкнх чясгн$$ (Ггс! ст 61., 1957; Вго$гп. 1963). Часто, ие решая урявнснкй, просто вычисякктт зттергив некой прелпопатасмой доменной конфнзуркшти н сравнивают сс с знсргией Однодоменного состояннл, Конфигурация с мнннмяльпой знергнсй. получаемая таким ай!разом. соответствует раанояесйоззу $х$- стоштию (ск$,, например.

Вийе!, Ваает)ее 1975, Ваза ст а!., !9$2). Подобное состояние, Однако, прахтм~тсски никогда ие лостмгастся и система домсков. как правнпо, оказывается в Од$юм из метаетабняьных сОстОЯний, Тах, послс $$алОжемия н О!ятня ноля, ДОстаточио$'О плм пос$ ижсния магнитного насыщения, иаблюдазтось однодоменное состояние лакоз! мо боль!1!их частиц, я которых мнкнмняьной зисрптсй Обладает многодоменное сосгокннс (На1йсдаЫ, ЬП1)ет, !98($), 6 то жс время в очень малмх частицах, которые лолжйы были бы быть олйолоз$сн$$ыми.

посла проведения термического размагничивания обнаружены доменные стенки (Храбров н лр,. !974) 4.2. ПЕВВДООДНОДОМЕНИЫЕ Чйсткци Рязянчня между одно- и многодоменными частицами очевидны, $"войства же частиц, размер которых мескояько превышает размеры одиодометптых, гораздо бопьик похожи иа свойства зтнх поспсдйзтх, чем йа Сяойетяа МИОГОДОмСННМХ, ЭтО Каеаетек ПРЕЖЛЕ Ксет О ОСтатОЧНОЙ паматйичеийости и козрцйтняной спльт, Обладаюптее указанной остзбсзтностью промежуточное ломснмос состояние получило ласке ст$с$п$6$$ьнос название-псевдоодиодомсмттос (В!яссу, !963), Козрцмтнвйкя сняв й Остаточная йамаптиче1$иость многодоменных Гастиц опркделятОтся срннннтельио ннзкоз$16ргетичйскмм $$ро$$ссоом движения домам пых сттпток, а то крсмх как памагиичивамне однодоменных частиц происхолдт посрезтством поворота магпмтпого момента.

трсбукццего зямстзто большей зиерпгм В результате однодоменные частнцы имеют б!5лмпувз козрцитивнаать м белес стабильную памагтшчемиость, чем ммотоломеиныс, Теоретичежи представлялось„что при переходе нз омно- я миогодомшмюе состояние лоя!кнм происходить резкие изменения упомянутых ьтагинтзтых свойстВ, однако нк самом деле В Исав доодподоменной аблвстн наблюдается нх $$6$тгспенная зволюция. В болыщптатве порол. содержащих магиетит и титяномаптстит, размеры частиц з$$ачмтеяьно превышают размеры„харяктернмс лля одмоцоътеиности (тхи., иапрнмср.

Вассу. Вянет)ее, 1974), м я то жс время образцы зтмх пород Облаляюз большой козрцнтмвпостью и стнбняьмой остаточной намагниченностью, Такое поведение пытались обьяснить. рассматривая мапгит!$ые моыемтм доменных стенок (ОНП1ор. !977, !9б!), а также ялнянне поверхности частмц па магнитные аюйстнк (В!ассу, Вапег)сс, !974; Вапет)66„1977).

Предполагалось, что псевдоодподоменнме чястнпы содержат всего несколько домсноя (мсиьще десяти), цо. так кяк домейныс стенки могут зайймать зйачптсльйую часть объема частицы. .$ 'РАНГ!!!!ь ягняст и .!кк,ц4уняая! зтттз$ можно Обьяснить сходство нх магийтных свойств со свойствами „>„.Гтктттомениых чнстн$$ (Внйет, Вяпег)$~ !975; Мойончтх, Вапст)сс. !979; 1«!зй!Ор, 196!), Высказывалось также миепне, что я образнвх, ачнтяя- !!$ИХСЯ ПСЕЯЦООЛНОДОМЕННЫМИ, ВСЕ жс СУществуют одмодОМЕИМЫЕ Чае!Пни либо на границе между фязкмн ма!.Истнта и ильмснмта, либо в з$$„ГС очень мелкнх зерен (Екаттз, 1977). Возможно тяк-кс.

что сущее!еенный вклад в магнетизм пород вносят однодоменные частнны биогемного пропсхождения ()(.(гаса!п)Г, !.Озчепзтапь !979; )(зтзс)$У1п(Г„ 1982). 4З, СУпбрг(ЗРВМВГНСТИЗМ Гзцйородмак намагниченность однодоменной частицы в равновесном с$!стояний ня$тркмсмя вколь Одной нз оосй, ОООтястстэутопзих локаль<!Ому мн$$$$муму змергнм айнзотропми. Еслн объем частицы достаточтто зяап $!ли температура достаточно высока, может оказаться, что э$1ергмя Гсйпоьых $улуктуаций достаточна для преодоления знсргстичсского барьера ВЕ.

разделяющего состояипя, например, с аротивоположмыми $!япряяпсйнкмн $$аматзтйчснпости„т.с, для снонтазтното $$срсь$атинчняеептя чкстй$Гм Магн$г$'йый момент ансамбля таких частн$$ булеъ' ряяей нут!нз я НУЛЕВОМ ВИЕШНЕМ ПОЛЕ При теыняретуре 7>(), а В Отличном От $$уля Впегмн6м поле будет суъцествовать некоторый с3$елззий момснт. направленный вдоль поля. Отношение намагниченности О!!ркз$$э к намагниченности насыпзсиия прн ($ )( описывается $$!упкцисй .ЧГГ$$жсяснк З„(7") Д„н с$($()зНГЙ7) — ($$77(зН), Р) я$$ат$О!$$ч!Гай ястрсчятощсйся в теории парамагнстмума с тем лишь Отличием, что здесь !$ означает магнитный момент мс отдельного атома.

з ОЛПОдОМЕНИОй яетйим. СОСтоящсй НЗ 6ОжЕ ЧСМ (($' атОМОВ. Стени!а И прансхождамне термина суперттлряма неткзм (Веап. (. У163$ЮИ, !959; Кпе))ст, 1949). Установление теплового рамюяесия а суперпарамагиетнке хкРая ГСРИЗУСГСК ВРЕМСПЕМ РЕЛаКСЬЦИИ т, ВЫРЯЖЕМНЕ ДЛЯ КОТОРОГО ВПЕР. вь!с получил Ясель ()Чае!, !949). !Гч =„~„схр $" — $!7,Нь!2($7 (! — НтНк)зз (3) «'жсь 3'„частотный фактор ( 10~ Гц; см. МсйаЬ 6$ а1., !9бй), с' Обьем част!!мы. 3,- намагниченность иааып$ейня, и„-вмутреиняя козрцитиь. изя сйхз, онрсделяемак домммируюптей анизотропией. при выяоле соотиотпспня (3) 6$$пзотропия счнтвплсь одзтооамой В более общей Ф'Рктс стО МОЖНО Зацйсатъ В ВИда (Всаеч 1.(Ч!ПВКГОП„1959) !)ц =Дехр(- тзЕ/717), (4) '"" ЛЕ 'тиертствческнй барьер, ркзлсляюакяй раяноясснмс состояния с $$9$гтй яОПОЛОЖИММН цанраВЛЕНИЯММ МаыаГНИЧЕИИОСтн «кс$тонсттцнщтытый характер зависимости времени релаксаций от ф,* Р,»н нн 'нгл$$'Ан л !и~»аз»нину объема и н температуры Т позволяет ввести понятие температуры блокировки Т»(Т < Т;), при которой выполняется условие т = 14, = н$,„, ()ЧЕЕ1, 1949; $»ЛССу.

ВВПЕГВ$Е. !974) Н В ОКРЕСтпаетй Катарай меняется характер лвнжеиня намагниченности (г, -прололжительримейта) Т . напр р, рй у и ЬК от 1$!$Тдо 57,7 кТ(т.е примерно в 3 раза) т возрастает от 1 с ло 4 10~ лет (т е. л 10" раз). Для сферических частиц магнетита указанное изменение з$$ерзчти еского барьера ЬЕ соответствует увеличению диаметра частицы от 500 по всего 740 А, В Рассматриваемой ситуации козрпнтпвиую силу можно определить в соответствии с формулой (3) как поле, в котором т = $,„, т.е. где Н, считается функцией г, Т н $, (Веаа, ).!$лпяз$оп, 1959) Н, стайов$пся равной Н, талька прп Т; О К, а с ростом температуры Н, падает до нуля лрн пе)$екоде Йз сут$ерпаразгагяйтиаго в ал$$одоме$$ное состояние Когда независимым параметром является диаметр члстйп Ф, саотно$нение (5) можно записать в виде (Кпсйсх, (.и!югз)$у, 1963) Н, = Н„)1 — ($(„4$0Й$3.

(б) 4.4. Критические размеры 4.4.1. Экспериментальные результаты „злспернь$ептальио определил критические размеры часпщ, соответствуюи»ие перекопам из суцсрпарамагйнтного в одподомеинос Щ Йз однадомеийого в пссвдоолноламепйое ($),') и из псевдоолполоменно»а в млогодомсйнас (Ф ) состояния, доаалыю сложно. так ко трудна приготовить образиь$ с небольшим разбросом чистнц по размерам и форме. С помощью измерений отпап$еиия остаточной намагниченности к намаг$$нченностн насыщенна ),~.$, прн температурах 77 и 300 К для образцов магнетита с зернами примерно сферической формы были найдены зпачеюм е' к $1,. Оказалась, что прй комнатной им»$ературе $1, = (290 —: 340) 1 50 $», а Ф, ~ 400 1 50 А ($3ав)ар, 1973). Анализ тепловых 4луктуэций дал значение $(, = 250 А (13$$П!ор, В»ва, 1977).

Эти данные свклстельствуют о том. По в наследованных образцах мапютйта прп комнатной температуре можсг п нс быть области стабильности однодоменного состоянии. а супсрпарамагннтйое состояние преврвщастси сразу в многодоменное ((3нп1ор, !973). Во воякам случае однодоменное сос$аянне существует э очень узком Интервале размеров час$ип-300+ 5ООА. Однако даже пебапьпии зллнпсойдальность частиц магнат»па должна л)нгаодйть к стабилизации одиодомей$юго состояния 0ри ком$щтйой температуре(Внйег, Вавег)ее, 1975, Она)ар„1901).

Интересноотметнть, что чнсгнцы бногеиного магпетнта в больа$ннстве случаев в той нли иной г$снейн вьпяпуты (К$гзс)$т$а)$, Сонй, !981; то$»с, МоспсЬ, 1901). Из данных потермоостаточйой намагниченности и козр$»нтивиой силе »$ынегитн лля $1 было получено зйзчснне, равное 20 мкм (Раггу, 1965). В лругнл работах приводятся значения $(„,лежангие между 10 п 20 мкм.

Хотя $$~~ Рс$ульгатм очень важны длл понимания магнетизма пород, онн ие $$мсют отпоюсння к биологическим система ч, поскольку встречающиеся 1;$ч частицы маг$$егита имеют гораздо мщгынне Размеры. 11нжння гр$$$$ицй размсроэ Олноломеййости частиц магтсмитз накопится около 400 А прн комнат$$ой температуре (Всг)$о»т$$к с! а1.„!9Щ а тсорстник~ая опсйкл верхней грвшщы слегка прсвмп$ает з$$ачения, полученные для магнетита (МОГГ$зЬ. $'и, 1955; Магг)$)$, %а$$, 1957). '3сс$$сримс$$таль$$ые данные пля верхней границы одйодоменности в ',дл$'Гсмйте ОтсутсГвуют, Относительна магий"ипа с замещением части нанон Ге иа ноны т! Извгст$$о, что зто увеличивает размеры частиц„ соо$ветстзующне переходам между различнымн доменными состояниями !Вщ)сг, Вапег)ее, 1975; Оау с» а).. !977). 4.4.2.

Теоретические результаты Трудности экспериментально го опрслслсйия крнтнческик размеров частиц магнетнта стимулировалн тсорстйческне работы по Йк оцс$$кс, )(сскол»ко статей посвящено вычислению величин $1, н а', 1МОГГ$$)$, Уо, 1955; Гге) е$ а!. 1957; М$$$»)$у с» н!. !971; Етапп 1972; В»$$1сг. ВнцсгзО$, !975; МО$)$ож1»х Вапег)се. 1979). ()рн расчете $1, важно знкгь, какое Йз состояний неоднородного нзьНН.ЙИЧИЕания явяястаа ОСИОщГЫМ (т,с. Обиапвинциы Йан»$Е$$Ь»исй знергнсй) лля частиц такого размера, В качестве аснов$$ого состояиил прел$юян$.злись круговая спн$ювая конфйгура$$ня (Магг!з)$, Уи, 1955), Ротаппо$шая мода (Рте) щ а)., 1957), ллуцгомейная структура (Вн()ег, Внасг)сс, 1975).