Антиферомагнетизъм

Серия статии на тема
Класическа електродинамика
Електричество Магнетизъм Електромагнетизъм
Електростатика Закон на Кулон Теорема на Гаус Електрически дипол Електрически заряд Интензитет на електрическото поле Електрично поле Електричен потенциал Електрет
Магнитостатика Магнит Магнитно поле Дипол Магнитен поток Магнитна индукция Интензитет на магнитното поле Магнитна проницаемост Магнитна възприемчивост Магнитен момент Намагнитване Феромагнетизъм Диамагнетизъм Парамагнетизъм Суперпарамагнетизъм Антиферомагнетизъм Феримагнетизъм Магнитна левитация Закон на Био-Савар Закон на Ампер
Електродинамика Електромагнитно поле Електромагнитна индукция Електромагнитно излъчване Дипол Сила на Лоренц Уравнения на Максуел Електромагнитен 4-потенциал Електричен потенциал Магнитен векторен потенциал Вълново уравнение Закъсняващ потенциал Оператор на Д'Аламбер Електрически диполен момент Електромагнит Ефект на Майснер
Електрическа верига Електрически ток Електрическо напрежение Волт-амперна характеристика Електрическо съпротивление Индуктивност Електрически капацитет Електрическа проводимост Електрически импеданс Закон на Ом Закони на Кирхоф Закон на Джаул-Ленц
Известни учени Хенри Кавендиш Майкъл Фарадей Андре-Мари Ампер Густав Кирхоф Джеймс Кларк Максуел Хайнрих Херц Алберт Абрахам Майкелсън Робърт Миликан Георг Ом Луи Неел

Антиферомагнетизъм е магнитно състояние на веществата, при което магнитните моменти на съседните частици се ориентират противоположно (неуспоредно), което води до много ниско намагнитване на цялото тяло. Това е вид подредба на магнетизма, която е в контраст с феромагнетизма, при който еднаквата ориентация на елементарните частици води до високо намагнитване на тялото.

Обикновено, антиферомагнетизмът съществува при достатъчно ниски температури, но изчезва над температурата на Неел, която е кръстена на Луи Неел, който за пръв път идентифицира този вид магнитна подредба. Над тази температура веществото обикновено става парамагнитно.

Антиферомагнитна подредба.

Измерване

Когато не се прилага външно поле, антиферомагнитната структура съответства на изчезваща обща магнетизация. Във външно магнитно поле вид феримагнитен характер може да се прояви в антиферомагнитната фаза с абсолютната стойност на подрешетъчните магнетизации, различаващи се от тази на другата подрешека, което води до ненулева чиста магнетизация. Макар чистата магнетизацията да трябва да е нула при абсолютна нула, ефектът от накланянето на спина често предизвиква развиването на малка чиста магнетизация, което например се наблюдава в хематита.

Магнитната възприемчивост на дадено антиферомагнитно вещество обикновено е максимална при температурата на Неел. За разлика от това, при преход от феромагнитна към парамгнитна фаза възприемчивостта се отклонява.

Различни микроскопични взаимодействия между магнитните моменти или спинове могат да доведат до антиферомагнитни структури. В най-простия случай може да се вземе предвид модел на Изинг на двустранна решетка, т.е. проста кубична решетка със съединения между спиновете при най-близките съседни места. В зависимост от знака на взаимодействието, ще настъпи феромагнитна или антиферомагнитна подредба. Геометрична фрустрация или други феномени могат да доведат и до различни, вероятно по-сложни магнитни структури.

Антиферомагнитни вещества

Антеферомагните вещества се срещат най-вече сред съединенията на преходните метали, особено оксиди. Примерите включват хематит, хром, сплави на желязо и манган и никелов оксид. Органичните молекули също могат да имат антиферомагнитни двойки при редки обстоятелства, което може да се наблюдава при радикали като 5-дехидро-m-ксилилен.

Антиферомагнитите могат да се сдвояват с феромагнити, например, чрез механизъм, при който феромагнитният слой или се напасва върху антиферомагнита, или се темперира в подравнено магнитно поле, което кара атомите на повърхността на феромагнита да се подравнят с атомите на повърхността на антиферомагнита. Това дава възможност да се определи ориентацията на феромагнитния слой, което прави възможна една от основните употреби на т. нар. спинови вентили, които са основата на магнитните сензори, включително главите на съвременните твърди дискове. Температурата, при или над която антиферомагнитният слой губи способността си да определя посоката на намагнитване на съседен феромагнитен слой, се нарича температура на блокиране на въпросния слой и обикновено е по-ниска от температурата на Неел.

За разлика от феромагнетизма, антиферомагнитните взаимодействия могат да доведат до множество оптимални състояния (състония на минимална енергия). В едно измерение антиферомагнитното оптимално състояние е редуваща се поредица от спинове. В две измерения могат да възникнат множество оптимални състояния.

Други свойства

Изкуствените антиферомагнити са съставени от два или повече тънки феромагнитни слоя, разделени от немагнитен слой. Диполното сдвояване на феромагнитните слоеве води до антиуспоредна подредба на магнетизацията на феромагнитите.

Антиферомагнетизмът играе важна роля в гигантското магнетосъпротивление, което е открито през 1988 г. от нобеловите лауреати Алберт Ферт и Петер Грюнберг. Съществуват примери за магнитно неподредени вещества (например железни фосфатни стъкла), които стават антиферомагнитни, когато температурата им падне под температурата им на Неел.