Magnetismus A - Z

Bloch-Wände

Was sind Bloch-Wände?

Bloch-Wände sind die Trennflächen zwischen sogenannten Weissschen Bezirken, die in Ferromagneten auftauchen. Eine Bloch-Wand ist somit die Grenze zwischen zwei Bereichen parallel ausgerichteter Elementarmagnete. Benannt sind die Bloch-Wände nach dem in der Schweiz geborenen Physiker Felix Bloch. Bloch-Wände sind energetische Barrieren mit einem Magnetfeld, welches stärker ist als in der Umgebung. Deshalb können die Bloch-Wände experimentell mit Hilfe feinster ferromagnetischer Partikel sichtbar gemacht werden.
In ferromagnetischen Materialien sind die Elektronenspins in Gruppen parallel ausgerichtet. Die parallelen Gruppen, also die Bereiche, innerhalb derer die Spins parallel ausgerichtet sind, werden Weisssche Bezirke oder Domänen genannt. Die Bereichsgrenze zwischen diesen Weissschen Bezirken sind die sogenannten Bloch-Wände.
Durch ein äusseres Magnetfeld verschmelzen viele kleine Domänen (in einem unmagnetisierten ferromagnetischen Stoff sind die Domänen meist einige zehntel Millimeter gross) zu grösseren Domänen und die Magnetisierung des Festkörpers wird nach aussen hin messbar.
Bei diesem Prozess verschieben sich die Bloch-Wände. Es kommt zu einer sprunghaften Änderung der Ausrichtung aller Elektronenspins in einem Weissschen Bezirk (Barkhausen-Sprung).
Bloch-Wände sind Bereichsgrenzen zwischen Weissschen Bezirken. Hier treffen magnetische Flussdichten mit verschiedenen Richtungen aufeinander.
Wird eine Lösung feinster ferromagnetischer Partikel (kolloidale Suspension ferromagnetischen Staubes) auf einen ebenfalls ferromagnetischen Festkörper gegeben, so sammeln sich die Partikel durch die magnetischen Kräfte entlang der Schnittlinie der Bloch-Wände mit der Aussenfläche des Materials, die Kontakt zur Suspension hat, und bilden sogenannte "Bitter-Streifen", die unter dem Mikroskop direkt beobachtet werden können.
Bloch-Wände sind dabei keine real vorhandenen "Wände" innerhalb des Festkörpers. Stattdessen stellen sie eine energetische "Wand" dar. Sie grenzen zwei energetisch verschiedene Bereiche voneinander ab. Die Magnetfelder der in zwei Weissschen Bezirken unterschiedlich ausgerichteten Elektronenspins treffen hier aufeinander und bilden einen Bereich hoher magnetischer Flussdichte.
Wenn eine reale Trennfläche des ferromagnetischen Materials, also eine Begrenzungsfläche des Festkörpers, eine solche Bloch-Wand schneidet, treten die Feldlinien entlang der Bloch-Wand aus dem Material aus.
Ein schönes Verfahren, die Bloch-Wände sichtbar zu machen, wurde von dem Physiker Francis Bitter entwickelt. Er hat einen ferromagnetischen Körper mit einer Suspension kolloidaler ferromagnetischer Teilchen überschichtet.
Entlang der Bloch-Wände setzen sich dann die ferromagnetischen Teilchen aufgrund der hohen Magnetfeldstärke ab und bilden ein Abbild der Schnittlinie zwischen der Bloch-Wand und der Begrenzungsfläche des Festkörpers. Die entstehenden Streifen werden nach Francis Bitter auch Bitter-Streifen genannt.

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