Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
1980), а магнитное поле средней напряженности (10-100 Э) уменьшает эту температуру (Sugiura, 1980; Clauter, Schmidt, 1981).
Термоостаточная намагниченность JTRM однодоменных невзаимодействующих частиц прямо пропорциональна внешнему полю #е для малых полей (0,1-1 Э), т. е. Jtrm/Js(Tt) = СНс, где С = vJJ3kTb, v-средний объем частиц, Jsb-намагниченность насыщения при температуре Ть (Neel, 1949). Казалось бы, эти соотношения могли послужить археомаг-нитологам основой для определения значений магнитного поля Земли по магнитным данным, получаемым на археологических материалах, однако теоретически предсказываемое значение константы С существенно превосходит реальную. За три десятилетия, прошедшие с момента
появления пионерской работы Нееля, разрешить это противоречие так и не удалось. Один из предлагавшихся путей состоял в оценке уменьшения JTRM из-за взаимодействия между частицами (Dunlop, 1968), но при количественной разработке этого подхода также возник ряд проблем. Другая попытка объяснения упомянутого расхождения теории и эксперимента заключалась в использовании того факта, что большинство частиц, обладающих термоостаточной намагниченностью, являются не однодоменными, как предполагалось в теории, а псевдооднодоменными и потому дают меньший вклад в JTRM. При сравнении (Dunlop et al., 1974) предположений, сделанных в рамках модели псевдооднодоменных частиц (Stacey, Banerjee, 1974), с результатами измерений магнитных моментов таких частиц было получено удовлетворительное согласие данных. Однако в обзоре теорий термоостаточной намагниченности (Day, 1977) все же отмечалось отсутствие приемлемого объяснения этого явления для частиц магнетита с различными доменными состояниями. В недавних работах, посвященных термоостаточной намагниченности в однодоменных частицах магнетита, применялась функция Ланжевена с учетом всех восьми легких осей кристалла этого вещества (R.J. Luce, V. A. Schmidt, F. Keffer, 1983, частное сообщение). Будет интересно узнать, сможет ли эта модель полнее описать результаты эксперимента. Термоостаточная намагниченность в многодоменных частицах магнетита теоретически исследовалась во многих работах (последняя из них-Merrill, 1981), но модели, адекватно описывающей ситуацию во всей ее сложности, также еще не построено.
Важно провести сравнение термоостаточной намагниченности с химической и идеальной остаточными намагниченностями. Было обнаружено (Kobayashi, 1959), что по устойчивости к размагничиванию в переменном поле химическая остаточная намагниченность ближе к суммарной термоостаточной намагниченности, чем к частичной термоостаточной намагниченности, приобретаемой образцом магнетита при охлаждении от температуры его образования. Это положение представляется достаточно обоснованным, хотя примеров исследования химической и термоостаточной намагниченностей на одних и тех же образцах не так много. Как уже отмечалось в этом разделе, устойчивость идеальной и термоостаточной намагниченностей к размагничиванию в переменном поле в целом примерно одинакова. Отношение самих этих намагниченностей для однодоменных частиц достигает единицы при повышении температуры (Banerjee, Mellema, 1974) и сильно зависит от размера частиц (Levi, Merrill, 1976), поэтому, не зная размеров частиц, трудно найти JTRM по JARM, и наоборот.
6. Магнитная гранулометрия
Некоторые магнитные параметры могут быть использованы для определения состояния системы магнитных моментов в образце и косвенно-для получения информации о размере магнитных частиц в нем.
Однако интерпретация результатов такого исследования часто бывает затруднена для образцов, которые помимо чистого магнетита содержат его оксиды и титаномагнетиты, причем частицы, из которых состоит образец, могут находиться и в суперпарамагнитном, и в одно- или многодоменном состояниях (Senanayake, McElhinny, 1981; Clark, Schmidt, 1982).
Хорошими индикаторами доменного состояния служат такие параметры петли гистерезиса, как отношения Jr/Js и Н1С/НС. В однодоменных частицах Jr/J5 >0,5 и 1 < #гс/#с < 2; для многодоменных 0,01 < Jt/Js <0,3 и 2 < HJHC < 5; для суперпарамагнитных частиц Jr/Js« 0,1 и HrJHc> 10. Строго говоря, в суперпарамагнитных частицах и Jr, и #с = 0, но обычно присутствующая примесь однодоменных частиц приводит к малым, но все же отличным от нуля значениям намагниченности насыщения и коэрцитивной силы (Wasilewski, 1973; Dunlop, 1981). Измерения, проведенные на частицах магнетита, выделенного из бактерий, для которых характерен магнитотаксис, дают Jr/Js = 0,47 и НТС/НС = 1,23, что свидетельствует об однодомеиности таких частиц (Denham et al., 1980).
Параметры Jr/%o и Хо/Л могут быть полезны для выявления супер-парамагнитного состояния, для которого Jr/%o <0,12 Э, в отличие от одно- и многодоменного состояний, где JJ%0 может принимать значения от 20 до 700 Э (Thompson et al., 1980). Отношение %0/Js для одно- и многодоменных частиц магнетита редко превышает 0,7-10 3 Э-1; если оно оказывается значительно больше указанной величины, можно предположить, что существует суперпарамагнитная компонента (Dunlop,
