Để giải thích được sự thật là các vật liệu sắt từ với độ từ hóa tự phát có thể tồn tại ở trạng thái khử từ, Weiss đã đưa ra khái niệm các đômen từ. Weiss đã xây dựng trên cơ sở của công trình trước đó của Ampère, Weber và Ewing khi đưa ra sự tồn tại của chúng. Các kết quả tìm thấy của công trình này liên quan đến điều là bên trong một đômen một số lớn các mômen nguyên tử đã được
định hướng là 10 12 – 10 18, vượt quá một khối lượng lớn
hơn nhiều so với những dự đoán trước đó. Độ từ hóa bên trong đômen đã được bão hòa và sẽ luôn nằm theo phương từ hóa dễ khi ở đó không có từ trường ngoài đặt vào. Phương của sự định hướng đômen ngang qua một khối lượng lớn vật liệu là ngẫu nhiên nhiều hay ít và vì vậy độ từ hóa của một mẫu là có thể bằng không.
Đômen từ tồn tại nhằm giảm năng lượng của hệ. Một mẫu được từ hóa đồng nhất, như trên hình 5(a), có một năng lượng tĩnh từ lớn liên quan đến nó. Đó là hệ quả của sự có mặt của cáccự từ tự do tại bề mặt của mẫu, khi phát sinh ra một trường khử từ , Hd. Từ quy ước được chấp nhận cho dịnh nghĩa của mômen từ cho một dipol từ thì độ từ hóa bên trong mẫu chỉ ra đi từ cực nam cho đến cực bắc, trong khi đó phương của từ trường chỉ ra là đi từ cực bắc đến cực nam. Vì vậy, trường khử từ theo phương ngược với sự từ hóa của mẫu. Độ lớn của Hd phụ thuộc vào hình học và độ từ hóa của mẫu. Nói chung, nếu mẫu có tỷ lệ cao
Các đômen từ
Minh họa sự chia vật liệu thành (a) đơn đômen, (b) hai dômen, (c) Bốn đômen và (e) Các đômen khép kín.
Các đômen từ
Việc phân chia mẫu được từ hóa thành hai đômen như minh họa trên hình 5(b) đã làm giảm năng lượng tĩnh từ xuống còn một nửa. Trong thực tế , nếu nam châm được phân chia thành N đômen thì năng lượng tĩnh từ sẽ được giảm đi N lần, vì vậy, hình 5(c) có ¼ năng lượng tĩnh từ của hình 5(a). Hình 5(d) chỉ ra cấu trúc đômen kín, ở đó năng lượng tĩnh từ bằng không, song điều này chỉ có thể được đối với các vật liệu mà không có một dị hướng từ đơn trục mạnh, và các đômen lân cận không phải bị từ hóa theo phương 180o đối với nhau.
Việc đưa vào một đômen đã làm tăng năng lượng tổng cộng của hệ, vì vậy việc chia thành các đômen chỉ tiếp tục khi việc giảm năng lượng tĩnh từ lớn hơn so với năng lượng đòi hỏi để tạo ra vách đômen. Năng lượng liên quan đến một vách đômen tỷ lệ với diện tích của nó. Việc biểu diễn sơ đồ của vách đômen được chỉ ra trên hình 6, chỉ ra rằng các mômen dipol của các nguyên tử bên
trong vách không nằm 180o đối với nhau và năng lương trao đổi
cũng tăng lên bên trong vách. Vì vậy, năng lượng vách đômen là một tính chất nội tại của một vật liệu phụ thuộc vào mức độ dị hướng từ tinh thể và cường độ của tương tác trao đổi giữa các nguyên tử lân cận. Độ dày của vách sẽ thay đổi tương quan đến các thông số này, vì một dị hướng từ tinh thể mạnh sẽ phù hợp một vách hẹp, trong khi mà một tương tác trao đổi mạnh sẽ thích hợp với một vách rộng.
Magnetized material