Parois de Bloch

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Qu'est-ce que les parois de Bloch ?

Les parois de Bloch sont les surfaces de séparation entre les domaines de Weiss, qui apparaissent dans les ferro-aimants. Une paroi de Bloch est donc la limite entre deux zones d'aimants élémentaires orientés de manière parallèle. Les murs de Bloch portent le nom du physicien Felix Bloch, né en Suisse. Les parois de Bloch sont des barrières énergétiques avec un champ magnétique qui est plus fort que dans l'environnement. C'est pourquoi les murs de Bloch peuvent être rendus visibles par des expériences à l'aide de très fines particules ferromagnétiques.

Table des matières

Dans les matériaux ferromagnétiques, les spins des électrons sont alignés en groupe de manière parallèle. Les groupes parallèles, c'est-à-dire les zones à l'intérieur desquelles les spins sont alignés parallèlement, sont appelés domaines de Weiss. La limite de zone entre ces domaines de Weiss sont les parois dites de Bloch.

Sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, de nombreux petits domaines (dans un matériau ferromagnétique non magnétisé, les domaines mesurent généralement quelques dixièmes de millimètre) fusionnent pour former des domaines plus grands et la magnétisation du corps solide devient mesurable vers l'extérieur. Au cours de ce processus, les parois de Bloch se déplacent. Il en résulte un changement par saut de l'orientation de tous les spins des électrons dans un domaine de Weiss, (sauts de Barkhausen).

Lignes de séparation dessinées entre les domaines de Weiss, appelées parois de Bloch

Les parois de Bloch sont des limites de zone entre les domaines de Weiss. Des densités de flux magnétique de directions différentes s'y rencontrent. Lorsqu'une solution de particules ferromagnétiques très fines (suspension colloïdale de poussière ferromagnétique) est déposée sur un solide également ferromagnétique, les particules s'accumulent sous l'effet des forces magnétiques le long de la ligne d'intersection des parois de Bloch avec la surface extérieure du matériau qui est en contact avec la suspension et forment des "figures de Bitter" qui peuvent être observées directement au microscope.

Les parois de Bloch ne sont pas des "parois" réelles à l'intérieur du corps solide, mais représentent plutôt un "mur" énergétique. Elles constituent la délimitation entre deux domaines énergétiquement différents. Les champs magnétiques des spins électroniques orientés différemment dans deux domaines de Weiss se rencontrent ici et forment une zone de haute densité de flux magnétique. Lorsqu'une surface de séparation réelle du matériau ferromagnétique, c'est-à-dire une surface de délimitation du corps solide, coupe une telle paroi de Bloch, les lignes de champ émergent du matériau le long de la paroi de Bloch.

Rendre les parois de Bloch visibles

Le physicien américain Francis Bitter a mis au point une excellente méthode pour rendre les parois de Bloch visibles. Il a recouvert un corps ferromagnétique d'une suspension de particules ferromagnétiques colloïdales. Le long des parois de Bloch, les particules ferromagnétiques se déposent alors en raison de la forte intensité du champ magnétique et forment une image de la ligne d'intersection entre la paroi de Bloch et la surface de délimitation du corps solide. Les bandes qui en résultent sont également appelées figures de Bitter, d'après Francis Bitter.

Auteur:
Dr Franz-Josef Schmitt

Dr. Franz-Josef Schmitt est physicien et directeur scientifique des cours pratiques avancés de physique à l'université Martin-Luther de Halle-Wittenberg. Il a travaillé à l'université technique de 2011 à 2019 et a dirigé divers projets pédagogiques ainsi que le laboratoire de projets en chimie. Ses recherches se concentrent sur la spectroscopie de fluorescence résolue en temps sur des macromolécules biologiquement actives. Il est également directeur de Sensoik Technologies GmbH.

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