مغناطوکشسانی

مغناطوکشسانی یا مگنتواستریکشن به پدیدهٔ کُرنش مواد بر اثر اعمال میدان مغناطیسی تنگش مغناطیسی ( به انگلیسی: Magnetostriction ) می گویند که طی آن طول یا حجم ماده تغییر می کند. این پدیده نخستین بار در سال ۱۸۴۲ میلادی توسط جیمز ژول کشف شد. [ ۱] اساس این پدیده بر این واقعیت استوار است که حالت مغناطیسی یک بلور به فاصلهٔ بین اتم های مغناطیسی و یون هایش بستگی دارد و تغییر در وضعیت مغناطیسی با استفاده از میدان مغناطیسی، دما، تنش کشسان یا عوامل دیگر می تواند منجر به جابجایی اتم ها نسبت حالت تعادلشان شود. مغناطوکشسانی تابعی زوج از مغناطش M است. به پدیدهٔ مقابل مغناطوکشسانی که در آن بر اثر اعمال تنش مکانیکی، میزان القای مغناطیسی B در یک فرومغناطیس تغییر می کند اثر ویلاری[ و ۱] می گویند. [ ۲]
مگنت در یونانی ( μαγνητοζ ) به معنای مغناطیس یا آهن ربا است و استریکشیو ( strictio ) در لاتین به معنی چفت شدن و باریک شدن است. [ ۳]
مغناطوکشسانی در همهٔ مواد مغناطیسی دیده می شود اما میزان آن متفاوت است. در مواد فِرّومغناطیس و فِرّی مغناطیسی ضریب λ که به صورت نسبت تغییرات طول به طول تعریف می شود ( λ = Δ l / l ) مقداری حدود ۱۰−۵ تا ۱۰−۴ دارد. در مقابل در مواد پادفِرّومغناطیس، پارامغناطیس و دیامغناطیس معمولاً مغناطوکشسان کمتری ( ۱۰−۶ تا ۱۰−۷ ) دیده می شود. در برخی از عناصر کم یاب سطح زمین مانند آکتنیدها و ترکیباتشان مغناطوکشسانی شدید با لاندایی حدود ۱۰−۳ تا ۱۰−۲ نیز یافت می شود. اندازهٔ λ به میدان مغناطیسی و جهت گیری آن نسبت به تغییر بُعد و محورهای بلورنگاشتی بستگی دارد. [ ۴]
لاندا را می توان در طول یا عمود بر میدان مغناطیسی محاسبه کرد که به اولی مغناطوکشسانی طولی[ و ۲] و به دومی مغناطوکشسانی عرضی[ و ۳] گفته می شود. در بیشتر مواد مغناطیسی اگر اندازهٔ میدان مغناطیسی از میدان مغناطیسی حالت اشباع کمتر باشد، مغناطوکشسانی های طولی و عرضی، مختلف العلامت خواهند بود، اما در میدان های مغناطیسی بیشتر از حالت اشباع، هم علامت هستند. به مقدار λ در B = B s مغناطوکشسانی اشباع می گویند. در یک دسته بندی دیگر مغناطوکشسانی را بر پایهٔ نوع برهم کنش های مغناطیسی ( مانند برهم کنش اسپین ـ مدار یا برهم کنش دوقطبی ـ دوقطبی ) به دو دستهٔ مغناطوکشسانی تبادلی[ و ۴] و مغناطوکشسانی مستقیم[ و ۵] تقسیم بندی می کنند. در فرومغناطیس ها در حالت مغناطش اشباعی و در میدان های مغناطیسی کمتر از میدان مغناطیسی حالت اشباع ( B < B s ) مغناطوکشسانی مستقیم رخ می دهد که مشخصهٔ آن ناهمسانگردیاش است، اما در میدان های مغناطیسی بیشتر از حالت اشباع، مغناطوکشسانی تبادلی معمول است. مغناطوکشسانی تبادلی در ناحیهٔ یادشده در بلورهای مکعبی همسانگرد است اما در بلورهای تک محوره ناهمسانگرد خواهد بود. در پادمغناطیس ها در کنار حالت های رایج یک مغناطوکشسانی خطی متقابل با اثر فشارمغناطیسی[ و ۶] نیز دیده می شود. کرنش ناشی از تغییر حالت مغناطیسی بر اثر تغییر دما را مغناطوکشسانی خودبه خودی[ و ۷] می نامند. به مغناطوکشسانی ناشی از تنش های کشسان خارجی مغناطوکشسانی اجباری[ و ۸] یا مکانواستریکشن[ و ۹] می گویند. [ ۵]