Size Ranges of Magnetic Domain States in Tetrataenite
Size Ranges of Magnetic Domain States in Tetrataenite
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透辉石中磁畴态的尺寸范围
DOI：
10.1002/essoar.10512266.1
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mansbach E
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mansbach E
陨石的古地磁研究为早期太阳系磁场的演化提供了独特的限制。这些研究依赖于对能够在超过 45 亿年（Ga）内保持稳定磁化强度的磁性矿物的识别。铁磁矿物辉辉石 (γ''-Fe0.5Ni0.5) 存在于铁、石铁和球粒陨石群中。尽管静磁相互作用对其剩磁采集的影响仍有待充分了解，但纳米级的辉长岩共生体已被证明携带着古磁场的记录。许多陨石群中也可能以孤立的、非相互作用的纳米级颗粒形式存在，尽管人们对这些颗粒的古地磁潜力知之甚少。在这里，我们的目标是提高对辉长岩磁化强度的理解，以完善我们对现有古地磁分析的知识，并拓宽可用于未来古地磁研究的陨石群的光谱。我们展示了具有各种几何形状的孤立的辉铜矿晶粒的分析计算和微磁建模的结果。我们发现，四辉石在晶粒长度在 6 至 ∼160 nm 之间时形成稳定的单域状态，具体取决于其伸长率。它还具有在 293 K 太阳系寿命期间抵抗粘性再磁化的磁化强度。在较大的晶粒尺寸下，辉长岩的最低能态是层状双畴态，在 Ga 尺度时间尺度上稳定。与许多其他磁性矿物不同，四菱铁矿由于其较大的单轴各向异性而不会形成单涡旋域状态。我们的研究结果表明，单畴和双畴辉钛矿晶粒具有极其稳定的磁化强度，因此对于古地磁研究具有广阔的前景。
Paleomagnetic studies of meteorites provide unique constraints on the evolution of magnetic fields in the early solar system. These studies rely on the identification of magnetic minerals that can retain stable magnetizations over ≳4.5 billion years (Ga). The ferromagnetic mineral tetrataenite (γ''‐Fe0.5Ni0.5) is found in iron, stony‐iron and chondrite meteorite groups. Nanoscale intergrowths of tetrataenite have been shown to carry records of paleomagnetic fields, although the effect of magnetostatic interactions on their magnetic remanence acquisition remains to be fully understood. Tetrataenite can also occur as isolated, non‐interacting, nanoscale grains in many meteorite groups, although the paleomagnetic potential of these grains is particularly poorly understood. Here, we aim to improve our understanding of tetrataenite magnetization to refine our knowledge of existing paleomagnetic analyses and broaden the spectrum of meteorite groups that can be used for future paleomagnetic studies. We present the results of analytical calculations and micromagnetic modeling of isolated tetrataenite grains with various geometries. We find that tetrataenite forms a stable single domain state at grain lengths between 6 and ∼160 nm dependent on its elongation. It also possesses a magnetization resistant to viscous remagnetization over the lifetime of the solar system at 293 K. At larger grain sizes, tetrataenite's lowest energy state is a lamellar two‐domain state, stable at Ga‐scale timescales. Unlike many other magnetic minerals, tetrataenite does not form a single‐vortex domain state due to its large uniaxial anisotropy. Our results show that single domain and two‐domain tetrataenite grains carry an extremely stable magnetization and therefore are promising for paleomagnetic studies.
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DOI：
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