Szerkesztő:Caxalxsixex/Antiferromagnetism
Az antiferromagnetikus tulajdonságú anyagokban az atomok vagy molekulák mágneses momentumai, (általában az elektronok impulzusmomentumából következően) szabályos mintázatban állnak a szomszédos spinekkel (különböző alrácsokon), amelyek ellentétes irányba mutatnak. Ez, akárcsak a ferromagnetizmus és a ferrimagnetizmus, a rendezett mágnesesség megnyilvánulása.
Általában az antiferromágneses elrendezkedés csak elegendően alacsony hőmérsékleten létezhet és eltűnik a Néel hõmérsékleten és a fölött. A Néel hőmérséklet nevét Louis Néeltől kapta, aki elsőként azonosította az antiferromágneses elrendezkedést.[1] A Néel hőmérséklet fölött az anyag jellemzően paramágneses
Mérések[szerkesztés]
Amennyiben nincs jelen külső mező, az antiferromágneses struktúra megfelel egy eltűnő totális mágnesezésnek. Külső mágneses mezőben, egyfajta ferromágneses viselkedés figyelhető meg az antiferromágneses fázisban, ahol az egyik alsó rács mágnesezésének abszolút értékétől különbözik a másik rács mágnesezésének abszolút értékétől, így egy nem zérus nettó mágnesezést eredményez. A net mágnesességnek zérónak kell lennie abszolút zéró hőmérsékleten, bár az un. impulzusmomentum dőlés jelenség következtében gyenge net mágnesezést hozhat létre, például a hematitban.
A mágneses momentumok vagy forgások közötti különféle mikroszkopikus (csere) interakciók antiferomágneses struktúrákat eredményezhetnek. A legegyszerűbb esetben megfontolhatjuk az Ising-modellt egy kétoldalú rácson, például az egyszerű köbös rácson, a legközelebbi szomszédos helyek forgásainak összekapcsolásával. Az interakció jeleitől függően feromágneses vagy anti-mágneses sorrendet eredményeznek. A geometriai frusztráció vagy a versengő ferro- és anti-mágneses interakciók eltérő és talán bonyolultabb mágneses struktúrákat eredményezhetnek.
Antiferrágneses anyagok[szerkesztés]
Az antiferromágneses szerkezeteket először átmeneti fém-oxidok, például nikkel-, vas- és mangán-oxidok neutron diffrakciójával mutatták ki. A Clifford Shull által végzett kísérletek adták az első eredményeket, amelyek azt mutatták, hogy a mágneses dipolok antiferomagnetikus szerkezetben orientálhatók lehetnek. [2]
Az antiferromágneses anyagok általában előfordulnak az átmeneti fémvegyületek, különösen az oxidok között. Ilyenek például a hematit, a fémek, például a króm, az ötvözetek, például a vas-mangán (FeMn), és az oxidok, például a nikkel-oxid (NiO). Számos példa található a nagy atommaggal rendelkező fém klaszterek között is. A szerves molekulák ritka körülmények között antiferomágneses kapcsolást mutathatnak, amint azt a gyökökben, például az 5-dehidro-m-xililénben észleltük.
Antiferromágneses lehet pár ferromágneseket, például, egy olyan mechanizmus útján ismert csere torzítás, amelyben a ferromágneses filmet vagy termesztik fel a antiferromagnet vagy lágyított egy vonalba mágneses mező, ami a felületi atomok a ferromagnet, hogy igazodjanak a felületi atomok a az antiferromagnet. Ez lehetővé teszi a ferromágneses film tájolásának "rögzítését", amely az egyik fő felhasználási terület az úgynevezett centrifuga szelepekben, amelyek a mágneses érzékelők alapját képezik, beleértve a modern merevlemez- olvasófejeket is. Az a hőmérsékletet, amelyen vagy amely felett az antiferromágneses réteg elveszíti azon képességét, hogy "rögzítse" a szomszédos ferromágneses réteg mágnesezési irányát, nevezzük annak a rétegnek a blokkolási hőmérsékletére, és általában alacsonyabb, mint a Néel hőmérséklete.
Geometriai csalódás[szerkesztés]
A ferromagnetizmustól eltérően, az anti-ferromágneses kölcsönhatások több optimális állapothoz vezethetnek (alapállapotok - minimális energiaállapotok). Az egyik dimenzióban az anti-ferromágneses alapállapot váltakozó fordulatszám-sorozat: fel, le, fel, le, stb. Két dimenzióban azonban több alapállapot fordulhat elő.
Vegyünk egy egyenlő oldalú háromszöget, amelynek három forgása van, mindegyik csúcson egy. Ha minden centrifugálás csak két értéket vesz fel (fel vagy le), akkor a rendszernek 3 = 8 lehetséges állapota van, amelyek közül hat alapállapot. A két helyzet, amely nem alapállapot, akkor van, ha mind a három pörgetés felfelé vagy lefelé van. A másik hat állam bármelyikében két kedvező kölcsönhatás és egy kedvezőtlen kölcsönhatás lesz. Ez illusztrálja a frusztrációt : a rendszer képtelenségét megtalálni egyetlen alapállapotot. Az ilyen típusú mágneses viselkedést olyan ásványokban találták meg, amelyeknek kristályos halmazállapotú szerkezete van, például Kagome-rács vagy hatszögletű rács .
Egyéb tulajdonságok[szerkesztés]
A szintetikus antiferromagnetek (gyakran SAF rövidítéssel) olyan mesterséges antiferromagnetek, amelyek két vagy több vékony ferromágneses rétegből állnak, amelyeket nem mágneses réteg választ el egymástól. [3] A ferromágneses rétegek dipólusos összekapcsolása a ferromágnesek mágnesezésének párhuzamos illesztését eredményezi.
Az antiferromagnetizmus kulcsfontosságú szerepet játszik az óriás mágneses ellenállásban, amit 1988-ban a Nobel- díjas Albert Fert és Peter Grünberg fedez fel (2007-ben odaítéltek) szintetikus antiferromagnetek felhasználásával.
Vannak példák rendezetlen anyagokra (például vasfoszfát üvegek) is, amelyek anti-ferromagnetig válnak Néel hőmérséklete alatt. Ezek a rendezetlen hálózatok „meghiúsítják” a szomszédos pörgetések antiparallismét; Vagyis nem lehet olyan hálózatot felépíteni, ahol az egyes spin-eket egymással szemben lévő szomszédok spinjei veszik körül. Csak azt lehet meghatározni, hogy a szomszédos spinok átlagos korrelációja anti-mágneses. Az ilyen típusú mágnesességet néha speromagnetizmusnak hívják.
Érdekes jelenség az anizotróp Heisenberg antiferromagneteknél egy olyan területen, ahol a spin-flop és a szuperszolid fázisok stabilizálhatók. Az utóbbi fázist először Takeo Matsubara és H. Matsuda írta le 1956-ban.
Irodalom[szerkesztés]
- ↑ M. Louis Néel (1948). „Propriétées magnétiques des ferrites; Férrimagnétisme et antiferromagnétisme”. Annales de Physique 12 (3), 137–198. o. DOI:10.1051/anphys/194812030137.
- ↑ Shull (1951. április 21.). „Neutron Diffraction by Paramagnetic and Antiferromagnetic Substances”. Physics Review 83, 333-345. o.
- ↑ M. Forrester and F. Kusmartsev (2014). „The nano-mechanics and magnetic properties of high moment synthetic antiferromagnetic particles”. Physica Status Solidi A 211 (4), 884–889. o. DOI:10.1002/pssa.201330122.
Külső linkek[szerkesztés]
- Mágnesesség: modellek és mechanizmusok E. Pavarini, Koch E. és U. Schollwöck esetében: Emergens jelenségek a kapcsolódó anyagban, Jülich 2013, ISBN 978-3-89336-884-6
[[Kategória:Fizikai alapfogalmak]] [[Kategória:Lapok ellenőrizetlen fordításokkal]]