Domaine de Weiss

Les domaines de Weiss sont les plus petits domaines microscopiques continus d'un matériau ferromagnétique contenant une aimantation homogène, c'est-à-dire pour laquelle l'ensemble des spins sont orientés dans une direction donnée.

Catégories :

Matière condensée - Électromagnétisme - Physique de la matière condensée - Physique quantique - Magnétisme

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Les domaines de Weiss (du nom du physicien Pierre Weiss) sont les plus petits domaines microscopiques continus d'un matériau ferromagnétique contenant une aimantation homogène, c'est-à-dire pour laquelle l'ensemble des spins sont orientés dans une direction donnée (avec des sens parallèles ou antiparallèles).

Description

À l'intérieur d'un échantillon, même monocristallin, plusieurs domaines de Weiss, de directions d'aimantation différentes, se juxtaposent le plus souvent. Ces domaines sont scindés par des parois de Bloch au sein desquelles les orientations de spin tournent progressivement, ce qui permet d'accommoder la discontinuité d'orientation magnétique d'un domaine à l'autre. Les domaines de Weiss sont en nombre et en organisation tels qu'ils minimisent l'énergie d'interaction de l'échantillon avec le champ magnétique extérieur, en donnant la possibilité la fermeture de l'ensemble des lignes de champ à l'intérieur de la substance.

La taille et le nombre des domaines de Weiss à l'intérieur d'un échantillon sont ainsi donnés par un équilibre énergétique entre :

l'énergie d'anisotropie, due au fait que les spins au sein des parois ne sont plus orientés selon les directions cristallographiques d'aimantation facile. Cette énergie augmente avec l'épaisseur de la paroi ;
l'énergie d'échange entre les domaines de Weiss, due aux directions d'aimantation différentes entre deux domaines contigus, qui diminue avec l'épaisseur de la paroi.

Ce sont aussi les domaines de Weiss qui, en croissant et décroissant par déplacement des parois de Bloch sous l'influence d'un champ magnétique extérieur, expliquent le phénomène d'hystérésis des substances ferromagnétiques.

Schéma représentant l'évolution des domaines de Weiss avec un champ magnétique extérieur croissant dans un matériau ferromagnétique

Références et sources

L. Couture et R. Zitoun, Physique statistique, Ellipses, Paris, 1992
Charles Kittel (trad. Nathalie Bardou, Évelyne Kolb), Physique de l'état solide (Solid state physics), 1998 [détail des éditions]
J. -P. Pérez, R. Carles et R. Fleckinger, Électromagnétisme. Fondements et applications, 3^e édition, Masson, coll. «Enseignement de la Physique», Paris, 1997
Neil W. Ashcroft, N. David Mermin, Physique des solides [détail des éditions]

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