Lexikon der Geowissenschaften: Domäne
Domäne, 1) Geophysik: im Zuge der Minimierung der inneren Energie unterteilt sich bei Ferromagnetismus und Ferrimagnetismus ein Teilchen in magnetische Domänen oder Weisssche Bereiche, in denen das Material in Richtung der spontanen Magnetisierung gesättigt ist. Die Magnetisierungsrichtungen benachbarter Domänen unterscheiden sich bei den natürlichen ferrimagnetischen Mineralen mit kubischer Kristallstruktur (Magnetit, Maghemit, Titanomagnetite) um 180º, 71º oder 109º, bei Hämatit und Magnetkies um 180º. Zwischen zwei benachbarten Domänen gibt es einen Übergangsbereich von etwa 100 nm Dicke (Blochwand), in dem die spontane Magnetisierung von der einen in die andere leichte Richtung in kleinen Stufen umschwenkt. Jede Blochwand beinhaltet Blochwand-Energie (hauptsächlich aus der Kristallanisotropie und Austauschenergie), weil dort die magnetischen Elementardipole aus den leichten Richtungen der spontanen Magnetisierung herausgedreht und auch nicht mehr ganz genau parallel zueinander orientiert sind. Bei schwachen äußeren Magnetfeldern werden Magnetisierungsänderungen in ferro- und ferrimagnetischen Substanzen durch die Verschiebung von Blochwänden bewirkt. Bei starken Feldern kommen in der Nähe der magnetischen Sättigung noch Drehprozesse hinzu. Die Behinderung der Blochwandbewegungen (Wandreibung) durch Fehlstellen in der Kristallstruktur, unmagnetische Einschlüsse oder mechanische Spannungen haben einen entscheidenden Einfluß auf die Form der magnetischen Hysteresekurve (Hysterese) und damit auf die Koerzitivfeldstärke und die remanente Magnetisierung. Bei Gesteinen sind die ferrimagnetischen Erzkörner (Magnetit, Magnetkies, Titanomagnetit) zumeist so groß ( bis zu einigen 100 μm), daß sie in mehrere magnetische Domänen unterteilt sind (Mehrbereichsteilchen). Unterhalb einer für jedes ferro- und ferrimagnetische Material kritischen Teilchengröße dkrit ( Tab. ) bringt eine Unterteilung in mehrere Domänen keinen energetischen Vorteil mehr. Diese Einbereichsteilchen haben besonders günstige magnetische Eigenschaften (große Koerzitivfeldstärken HC und Relaxationszeiten einer remanenten Magnetisierung) für die Konservierung des Erdmagnetfeldes in der geologischen Vergangenheit (Paläomagnetismus). Teilchen mit nur wenigen (zwei bis etwa zehn) magnetischen Domänen haben magnetische Eigenschaften, die zwischen denen der Einbereichs- und der Mehrbereichsteilchen liegen. Sie werden als Pseudo-Einbereichsteilchen bezeichnet. Die Blochwände können aufgrund ihrer magnetischen Streufelder mit Hilfe von Ferrofluid sichtbar gemacht werden. 2) Kristallographie: Bereich eines Kristalls mit einheitlicher kristalliner Struktur, der von anderen Bereichen mit einer gesetzmäßig verschiedenen Orientierung durch Domänenwände getrennt ist. Zum Beispiel hat BaTiO3 eine kubische Hochtemperaturstruktur, die unterhalb etwa 130ºC in eine tetragonale Struktur übergeht. Es ist energetisch sehr schwer für den kubischen Kristall einheitlich in die tetragonale Phase überzugehen. Vorhandene Restspannungen können in einzelnen Bereichen des Kristalls verschiedene kubische Achsen als tetragonale Achse favorisieren. Damit gibt es Bereiche, in denen die tetragonalen Achsen um 90º gegeneinander verdreht sind. Wird ein tetragonaler Kristall orthorhombisch ( Abb. ), dann kann entweder die kristallographische a-Achse oder die b-Achse in den unterschiedlichen Domänen verändert werden. Die Domänenwände verlaufen dann unter dem Winkel der Innendiagonalen des orthorhombischen Rechtecks. [HCS, GMV]
Domäne: Domänenstruktur eines gewachsenen YBa2Cu3O7-(-Kristalls. Die obere Kantenlänge beträgt etwa 2 mm, die Domänenwände der einzelnen Bereiche bilden einen Winkel von 87º. Domäne:
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Domäne (Tab.): kritischer Teilchendurchmesser dkrit natürlicher ferrimagnetischer Minerale für den Übergang von Einbereichs- zu Mehrbereichsteilchen. Domäne (Tab.):
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