Jump to content

Антиферромагнетизм

(Перенаправлено с Антиферромагнетика )
Антиферромагнитное упорядочение
Магнитные порядки: сравнение ферро, антиферро и ферримагнетизма

которые обладают антиферромагнетизмом , магнитные моменты атомов В материалах , или молекул , обычно связанные со спинами электронов , выравниваются по регулярному шаблону, при этом соседние спины (в разных подрешетках) указывают в противоположных направлениях. Это, как и ферромагнетизм и ферримагнетизм , проявление упорядоченного магнетизма . Явление антиферромагнетизма было впервые открыто Львом Ландау в 1933 году. [1]

Как правило, антиферромагнитный порядок может существовать при достаточно низких температурах, но исчезает при температуре Нееля и выше , названной в честь Луи Нееля , который первым на Западе определил этот тип магнитного упорядочения. [2] Выше температуры Нееля материал обычно парамагнитен .

Измерение [ править ]

При отсутствии внешнего поля антиферромагнитная структура соответствует исчезающей полной намагниченности. Во внешнем магнитном поле в антиферромагнитной фазе может проявляться своего рода ферримагнитное поведение, при этом абсолютное значение намагниченности одной из подрешеток отличается от абсолютного значения намагниченности другой подрешетки, что приводит к ненулевой суммарной намагниченности. Хотя чистая намагниченность должна быть равна нулю при температуре абсолютного нуля , эффект наклона спина часто вызывает развитие небольшой чистой намагниченности, как это видно, например, в гематите . [ нужна ссылка ]

Магнитная восприимчивость антиферромагнитного материала обычно имеет максимум при температуре Нееля. Напротив, при переходе от ферромагнитной фазы к парамагнитной восприимчивость будет расходиться. В антиферромагнитном случае наблюдается расходимость шахматной восприимчивости .

Различные микроскопические (обменные) взаимодействия между магнитными моментами или спинами могут приводить к антиферромагнитным структурам. В простейшем случае можно рассмотреть модель Изинга на двудольной решетке, например простой кубической решетке , со связями между спинами в ближайших соседних узлах. В зависимости от знака этого взаимодействия ферромагнитный образуется или антиферромагнитный порядок. Геометрические фрустрации или конкурирующие ферро- и антиферромагнитные взаимодействия могут привести к различным и, возможно, более сложным магнитным структурам.

Связь между намагниченностью и намагничивающим полем нелинейна , как и в ферромагнитных материалах . Этот факт обусловлен вкладом петли гистерезиса , [3] что для ферромагнитных материалов предполагает остаточную намагниченность .

Антиферромагнитные материалы [ править ]

Антиферромагнитные структуры были впервые показаны с помощью нейтронографии оксидов переходных металлов, таких как оксиды никеля, железа и марганца. Эксперименты, проведенные Клиффордом Шуллем , дали первые результаты, показывающие, что магнитные диполи могут ориентироваться в антиферромагнитной структуре. [4]

Антиферромагнитные материалы обычно встречаются среди соединений переходных металлов , особенно оксидов. Примеры включают гематит , такие металлы, как хром , сплавы, такие как железо-марганец (FeMn), и оксиды, такие как оксид никеля (NiO). Есть также многочисленные примеры среди металлических кластеров с высокой ядерностью. Органические молекулы также в редких случаях могут проявлять антиферромагнитное взаимодействие, как это видно на примере таких радикалов, как 5-дегидро-м-ксилилен .

Антиферромагнетики могут взаимодействовать с ферромагнетиками, например, посредством механизма, известного как обменное смещение , при котором ферромагнитная пленка либо выращивается на антиферромагнетике, либо отжигается в выравнивающем магнитном поле, заставляя поверхностные атомы ферромагнетика выравниваться с поверхностными атомами антиферромагнетика. антиферромагнетик. Это обеспечивает возможность «зафиксировать» ориентацию ферромагнитной пленки, что обеспечивает одно из основных применений в так называемых спиновых клапанах , которые являются основой магнитных датчиков, включая считывающие головки современных жестких дисков . Температура, при которой или выше которой антиферромагнитный слой теряет способность «фиксировать» направление намагничивания соседнего ферромагнитного слоя, называется температурой блокировки этого слоя и обычно ниже температуры Нееля.

Геометрическое разочарование [ править ]

В отличие от ферромагнетизма, антиферромагнитные взаимодействия могут приводить к множеству оптимальных состояний (основные состояния — состояния с минимальной энергией). В одном измерении основное антиферромагнитное состояние представляет собой чередующуюся серию спинов: вверх, вниз, вверх, вниз и т. д. Однако в двух измерениях может возникнуть несколько основных состояний.

Рассмотрим равносторонний треугольник с тремя спинами, по одному в каждой вершине. Если каждый спин может принимать только два значения (вверх или вниз), то их 2. 3 = 8 возможных состояний системы, шесть из которых являются основными. Две ситуации, которые не являются основными состояниями, — это когда все три спина активны или все направлены вниз. В любом из остальных шести состояний будет два благоприятных взаимодействия и одно неблагоприятное. Это иллюстрирует разочарование : неспособность системы найти единственное основное состояние. Этот тип магнитного поведения был обнаружен в минералах, которые имеют структуру штабелирования кристаллов, такую ​​как решетка Кагоме или гексагональная решетка .

Другая недвижимость [ править ]

Синтетические антиферромагнетики (часто сокращенно САФ) — это искусственные антиферромагнетики, состоящие из двух или более тонких ферромагнитных слоев, разделенных немагнитным слоем. [5] Дипольная связь ферромагнитных слоев приводит к антипараллельному выравниванию намагниченности ферромагнетиков.

Антиферромагнетизм играет решающую роль в гигантском магнитосопротивлении , которое было обнаружено в 1988 году Нобелевской премии лауреатами Альбертом Фертом и Питером Грюнбергом (присуждена в 2007 году) с использованием синтетических антиферромагнетиков.

Есть также примеры неупорядоченных материалов (таких как железофосфатные стекла), которые становятся антиферромагнитными ниже температуры Нееля. Эти неупорядоченные сети «нарушают» антипараллельность соседних спинов; т.е. невозможно построить сеть, в которой каждый спин окружен противоположными соседними спинами. Можно лишь определить, что средняя корреляция соседних спинов антиферромагнитна. Этот тип магнетизма иногда называют сперомагнетизмом .

См. также [ править ]

  • Обменное смещение - возникает в двухслойных (или многослойных) магнитных материалах, где поведение жесткого намагничивания антиферромагнитной тонкой пленки вызывает сдвиг кривой мягкого намагничивания ферромагнитной пленки.
  • Гигантское магнитосопротивление - явление, связанное с изменением проводимости в металлических слоях.
  • Геометрически неудовлетворительный магнит – явление, при котором атомы имеют тенденцию прилипать к нетривиальным положениям; набор степеней свободы, несовместимый с занимаемым пространством.
  • Модель Изинга - Математическая модель ферромагнетизма в статистической механике.
  • Модель ANNNI – вариант модели Изинга
  • Мотность — материалы, которые классически считались проводниками, но на самом деле являются изоляторами.
  • Квантовая спиновая жидкость - Фаза материи
  • Ферромагнетизм - механизм, с помощью которого материалы формируются в магниты и притягиваются к ним.
  • Диамагнетизм - Магнитные свойства обычных материалов.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ландау, LD (1933). Возможное объяснение полевой зависимости восприимчивости при низких температурах. Физ. З. Соуджет, 4, 675.
  2. ^ Г-н Луи Неель (1948 год). «Магнитные свойства ферритов; ферримагнетизм и антиферромагнетизм» (PDF) . Анналы физики . 12 (3): 137–198. Бибкод : 1948АнФ...12..137Н . дои : 10.1051/anphys/194812030137 . S2CID   126111103 .
  3. ^ Франтишек, Груда (1 сентября 2002 г.). «Слабополевая вариация магнитной восприимчивости и ее влияние на анизотропию магнитной восприимчивости горных пород» . Международный геофизический журнал . 150 (3). Издательство Оксфордского университета: 715–723. Бибкод : 2002GeoJI.150..715H . дои : 10.1046/j.1365-246X.2002.01731.x . ISSN   1365-246X . OCLC   198890763 .
  4. ^ Шулл, К.Г.; Штраузер, Вашингтон; Воллан, Э.О. (15 июля 1951 г.). «Дифракция нейтронов на парамагнитных и антиферромагнитных веществах». Физический обзор . 83 (2). Американское физическое общество (APS): 333–345. Бибкод : 1951PhRv...83..333S . дои : 10.1103/physrev.83.333 . ISSN   0031-899X .
  5. ^ М. Форрестер и Ф. Кусмарцев (2014). «Наномеханика и магнитные свойства высокомоментных синтетических антиферромагнитных частиц» . Физический статус Солиди А. 211 (4): 884–889. Бибкод : 2014PSSAR.211..884F . дои : 10.1002/pssa.201330122 . S2CID   53495716 .

Внешние ссылки [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a72a01800ed9c4d31c533d9273d85764__1711545660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a7/64/a72a01800ed9c4d31c533d9273d85764.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Antiferromagnetism - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)